Sejarah sulfur, sifat, struktur, mendapatkan, menggunakan

Dia Sulfur Ia adalah elemen bukan logam yang membawa, di bawah oksigen, kumpulan calcogens dalam jadual berkala. Ia terletak secara khusus dalam kumpulan 16 dengan tempoh 3, dan diwakili dengan simbol kimia s. Isotop semulajadi, ³²S sedang tidur banyak (kira -kira 94% daripada semua atom belerang).

Ia adalah salah satu unsur yang paling banyak di Bumi, mengarang kira -kira 3% daripada jumlah jisimnya. Maksudnya, jika semua sulfur planet itu diambil, dua bulan kuning boleh dibina; akan ada tiga satelit dan bukannya satu. Ia boleh mengadopsi beberapa keadaan pengoksidaan (+2, -2, +4 dan +6), jadi garam mereka banyak dan memperkayakan korteks dan nukleus daratan.

Kristal Sulfur. Sumber: Pixabay.

Sulfur sinonim dengan kuning, bau dan neraka. Sebab utama bau yang buruk adalah disebabkan oleh sebatiannya; terutamanya gas dan organik. Selebihnya, mineral mereka pepejal dan mempunyai warna yang termasuk kuning, kelabu, hitam dan putih (antara lain).

Ia adalah salah satu elemen yang paling banyak membentangkan sejumlah besar alotrop. Ia dapat dijumpai sebagai molekul kecil dan bijak s₂ atau s₃; sebagai cincin atau kitaran, menjadi sulfur sulfur ortorrombik dan monoklinik₈ Yang paling stabil dan banyak; Dan sebagai rantai heliks.

Bukan sahaja ditemui di korteks tanah dalam bentuk mineral, tetapi juga dalam matriks biologi badan kita. Contohnya, ia berada di cystine, cysteine ​​dan asid amino methionine, dalam besi, keratin dan protein vitamin. Ia juga terdapat dalam bawang putih, grapefruits, bawang, kubis, brokoli dan kawah.

Secara kimia ia adalah elemen lembut, dan jika tiada bentuk oksigen sulfuro mineral dan sulfat. Terbakar dengan api kebiruan dan boleh ditunjukkan sebagai pepejal amorf atau kristal.

Walaupun sangat diperlukan untuk sintesis asid sulfurik, bahan yang sangat menghakis, dan memberi bau yang tidak menyenangkan, ia sebenarnya adalah elemen jinak. Sulfur boleh disimpan di mana -mana ruang tanpa langkah berjaga -jaga, selagi kebakaran dielakkan.

[TOC]

Sejarah Sulfur

Dalam Alkitab

Sulfur adalah salah satu elemen tertua dalam sejarah kemanusiaan; Begitu banyak sehingga penemuannya tidak pasti dan tidak diketahui mana -mana tamadun kuno menggunakannya untuk pertama kalinya (4000 tahun sebelum Kristus). Di halaman yang sama dari Alkitab, anda dapat menemukannya mengiringi kebakaran infernal dan kerosakan.

Dipercayai bahawa bau neraka yang dikatakan ada kaitan dengan letusan gunung berapi. Penemu pertamanya pastinya akan berlari ke dalam lombong elemen ini sebagai tanah debu atau kristal kuning di sekitar gunung berapi.

Antikuiti

Pepejal kekuningan ini tidak lama lagi menunjukkan kesan penyembuhan yang ketara. Sebagai contoh, orang Mesir menggunakan belerang untuk merawat keradangan kelopak mata. Ia juga lega kudis dan jerawat, aplikasi yang hari ini dapat dilihat dalam sabun sulfur dan barang dermatologi lain.

Orang Roma menggunakan elemen ini dalam ritual mereka, seperti fumigante dan pemutihan. Apabila Librara Sos₂, Gas yang membanjiri bilik yang bercampur dengan kelembapan dan menyediakan medium antibakteria dan mampu memusnahkan serangga.

Orang Rom, seperti orang Yunani, mendapati kebolehan sulfur yang tinggi, jadi ia menjadi sinonim dengan api. Warna api kebiruannya harus menerangi sarkas Rom. Sementara itu, orang Yunani, menggunakan elemen ini untuk mencipta senjata api.

Orang Cina di pihak mereka mengetahui bahawa pencampuran belerang dengan garam (kno₃) dan arang batu mencipta serbuk mesiu hitam yang membayar perolehan bersejarah, dan yang terangsang di bangsa -bangsa yang dimaksudkan dengan permintaan dan minat yang besar dalam mineral ini.

Ia boleh melayani anda: Circonium: Sejarah, Hartanah, Struktur, Risiko, Kegunaan

Zaman moden

Seolah -olah serbuk mesiu bukanlah alasan yang mencukupi untuk menginginkan sulfur, asid sulfurik dan aplikasi perindustrian tidak lama lagi muncul. Dan dengan tongkat asid sulfurik, jumlah kekayaan atau kemakmuran negara berhubung dengan tahap penggunaan sebatian ini diukur.

Tidak sampai 1789 ketika ahli kimia yang cemerlang Antoine Lavoisier dapat mengenali sulfur dan mengklasifikasikannya sebagai elemen. Kemudian, pada tahun 1823 ahli kimia Jerman Eilhard Mitscherlich mendapati bahawa sulfur boleh dikristalisasi dalam dua cara: rhomboédrica dan monoklinik.

Sejarah sulfur mengikuti saluran yang sama dari sebatian dan aplikasinya. Dengan kepentingan industri sulfurik yang sangat besar, beliau mengiringi pembubaran karet, sintesis penisilin, eksploitasi perlombongan, penapisan mentah minyak sulfur, pemakanan tanah, dan lain -lain.

Sifat

Penampilan fizikal

Angin padat dalam habuk atau kristal. Warnanya berwarna kuning lemon, ia tidak sedap dan tidak mempunyai bau.

Penampilan cecair

Sulfur cecair adalah tunggal kerana warna kuning awalnya menjadi kemerahan dan semakin bertambah dan gelap jika ia mengalami suhu tinggi. Apabila ia terbakar, katakan api biru dan terang.

Jisim molar

32 g/mol.

Takat lebur

115.21ºC.

Takat didih

445ºC.

titik pencucuhan

160ºC.

Suhu sendiri

232ºC.

Ketumpatan

2.1 g/ml. Walau bagaimanapun, alotrop lain mungkin kurang padat.

Kapasiti haba molar

22.75 J/mol · k

Radio Covalent

105 ± 3 petang.

Elektronegativiti

2.58 pada skala Pauling.

Polariti

Pautan S-S adalah apolar kerana kedua-dua atom sulfur mempunyai elektronegativiti yang sama. Ini menjadikan semua alotrop, kitaran atau dalam bentuk rantai, menjadi apolar; Dan oleh itu, interaksi dengan air tidak cekap dan tidak dapat diselesaikan di dalamnya.

Walau bagaimanapun, sulfur boleh dibubarkan dalam pelarut apolar seperti karbon disulfida, CS₂, dan aromatik (benzena, toluena, xilena, dll.).

Ion

Sulfur boleh membentuk beberapa ion, umumnya anion. Yang paling terkenal adalah sulfida, s^2-. S^2- Ia dicirikan dengan menjadi asas yang besar dan lembut di Lewis.

Untuk menjadi asas lembut teori menetapkan bahawa ia akan cenderung membentuk sebatian dengan asid lembut; Seperti kation logam peralihan, termasuk iman²⁺, Pb²⁺ dan cu²⁺.

Struktur dan konfigurasi elektronik

Mahkota belerang

Molekul s8, sulfur sulfur yang paling stabil dan berlimpah. Sumber: Benjah-bmm27.

Sulfur boleh berlaku dalam pelbagai jenis alotrop; dan ini seterusnya mempunyai struktur kristal yang diubahsuai di bawah tekanan dan/atau suhu yang berbeza. Oleh itu, sulfur adalah elemen yang kaya dalam alotropos dan polimorf, dan kajian struktur pepejalnya mewakili sumber kerja-kerja eksperimen yang tidak berkesudahan.

Mengapa kerumitan struktur seperti itu? Untuk memulakan, ikatan kovalen dalam sulfur (S-S) sangat kuat, hanya diatasi oleh karbon, c-c, dan oleh hidrogen, H-H.

Sulfur, tidak seperti karbon, tidak cenderung membentuk tetrahedra tetapi boomerangs; bahawa dengan sudut mereka mereka melipat dan berdering untuk menstabilkan rantai belerang. Cincin yang paling terkenal, juga mewakili sulfur alotropik yang paling stabil, adalah s₈, "Mahkota sulfur" (imej yang lebih tinggi).

Perhatikan bahawa semua pautan S-S₈ Mereka kelihatan boomerangs individu, mengakibatkan cincin dengan lipatan dan rata sama sekali. Mahkota ini s₈ Mereka berinteraksi melalui pasukan London, berorientasikan sedemikian rupa sehingga mereka dapat mewujudkan corak struktur yang menentukan kristal ortorrombik; dipanggil s₈ α (s-α, atau hanya sulfur ortorrombik).

Boleh melayani anda: Bahan elastik

Polymorphs

Mahkota belerang adalah salah satu daripada banyak alotrop untuk elemen ini. S₈ α adalah polimorf mahkota ini. Terdapat dua orang lain (antara yang paling penting) yang disebut s₈ β dan s₈ γ (S-β dan S-γ, masing-masing). Kedua -dua polimorf mengkristal dalam struktur monoklinik, sebagai s₈ γ lebih padat (gamma sulfur).

Ketiga adalah pepejal kuning. Tetapi bagaimana setiap polimorf diperoleh secara berasingan?

S₈ β menyediakan s₈ α pada 93 ° C, kemudian membolehkan penyejukan perlahannya melambatkan peralihan kembali ke fasa ortorrombik (α). Dan s₈ γ, sebaliknya, diperolehi apabila ia berdasarkan₈ α pada 150 ° C, membolehkan sekali lagi menyejukkan perlahan -lahan; Ia adalah yang paling padat dari polimorf mahkota belerang.

Alotrop kitaran lain

Mahkota s₈ Ia bukan satu -satunya alotrope kitaran. Ada yang lain seperti s₄, S₅ (Analog ke cyclopentano), s₆ (diwakili oleh segi enam dan kitaran), s₇, S₉, dan s_10-20; Yang terakhir bermaksud bahawa mungkin terdapat cincin atau kitaran yang mengandungi dari sepuluh hingga dua puluh atom sulfur.

Setiap daripada mereka mewakili alotrok siklik sulfur yang berbeza; Dan pada gilirannya, untuk menekankannya, mereka mempunyai jenis polimorf atau struktur polimorfik yang bergantung kepada tekanan dan suhu.

Contohnya, s₇ Ia mempunyai sehingga empat polimorf yang diketahui: α, β, γ, dan δ. Ahli atau mahkota massa molekul yang lebih tinggi adalah produk sintesis organik dan tidak mendominasi secara semula jadi.

Rantai sulfur

Rantai Sulfur. Sumber: Opentax [CC oleh 4.0 (https: // creativeCommons.Org/lesen/by/4.0)]

Oleh kerana lebih banyak atom sulfur dimasukkan ke dalam struktur, kecenderungan mereka untuk menurun dan rantai sulfur tetap terbuka dan mengadopsi pengesahan heliks (seolah -olah mereka adalah spiral atau skru).

Dan dengan itu, satu lagi keluarga sulfur alotrop yang besar timbul yang tidak terdiri daripada cincin atau kitaran tetapi rantai (seperti imej unggul).

Apabila rantai S-S ini selari selari dengan kaca, mereka menangkap kekotoran dan akhirnya menentukan pepejal berserabut yang disebut sulfur berserabut, atau S-ψ. Sekiranya di antara rantai selari ini terdapat ikatan kovalen yang menghubungkannya (seperti pembubaran getah), kami mempunyai sulfur laminar.

Apabila sulfur s₈ Ia mencairkan fasa cecair kekuningan yang boleh menjadi gelap jika suhu meningkat. Ini kerana pautan S-S dipecahkan, dan oleh itu berlaku proses depolimerisasi terma.

Cecair ini apabila sejuk menunjukkan ciri -ciri plastik dan kemudian berkaca; iaitu, sulfur vitreous dan amorf (s-) diperoleh. Komposisinya terdiri daripada kedua -dua cincin dan rantai belerang.

Dan apabila campuran alotrop berserabut dan laminar diperolehi dari sulfur amorf, produk komersial yang digunakan untuk pembubaran getah.

Alotrop kecil

Walaupun mereka ditinggalkan terakhir, mereka tidak kurang penting (atau menarik) daripada alotropos dari massa molekul terbesar. S₂ dan s₃ adalah versi sulfur o₂ I₃. Dalam dua atom sulfur pertama, mereka bergabung dengan ikatan berganda, s = s, dan pada kedua terdapat tiga atom dengan struktur resonans, s = s-s.

Kedua -dua s₂ seperti s₃ Mereka adalah gas. S₃ Nyata warna merah ceri. Kedua -duanya mempunyai bahan bibliografi yang cukup untuk masing -masing meliputi artikel individu.

Konfigurasi Elektronik

Konfigurasi elektronik untuk atom sulfur adalah:

[Ne] 3s² 3p⁴

Anda boleh mendapatkan dua elektron untuk melengkapkan okteto valencia anda, dan dengan itu mempunyai keadaan pengoksidaan -2. Begitu juga, anda boleh kehilangan elektron, bermula dengan dua dalam orbital 3pnya, sebagai keadaan pengoksidaannya +2; Jika anda kehilangan dua lagi elektron, dengan orbital 3p kosong anda, status pengoksidaan anda akan menjadi +4; Dan jika anda kehilangan semua elektron, ia akan menjadi +6.

Boleh melayani anda: metalloid

Memperoleh di mana sulfur?

Mineralogi

Sulfur adalah sebahagian daripada banyak mineral. Antaranya adalah pirit (fes₂), La galena (pbs), covellita (cus), dan mineral sulfat dan sulfida lain. Dengan memprosesnya, bukan sahaja logam boleh diekstrak, tetapi juga sulfur selepas satu siri reaksi reduktif.

Ia juga boleh diperolehi semata -mata dalam lubang gunung berapi, di mana apabila suhu dibangkitkan dan tumpahan menurun; Dan jika dia terbakar, dia akan kelihatan seperti lava kebiruan. Melalui kerja yang sukar, dan kerja -kerja fizikal yang berat, sulfur dapat dikumpulkan kerana ia sering dilakukan di Sicily.

Sulfur juga boleh didapati di lombong bawah tanah, yang dibuat untuk mengepam air terlalu panas untuk mencairkan dan memindahkannya ke permukaan. Proses mendapatkan ini dikenali sebagai proses brasch, yang kini sedikit digunakan.

Petroleum

Hari ini sebahagian besar sulfur berasal dari industri minyak, kerana sebatian organiknya adalah sebahagian daripada komposisi minyak mentah minyak dan derivatif yang halus.

Sekiranya mentah atau produk yang halus kaya dengan belerang dan menjalani hidrodesulfurisasi, ia akan melepaskan sejumlah besar h₂S (gas bau yang berbau seperti telur busuk):

R-s-r + 2 jam₂ → 2 rh + h₂S

Maka h₂S Ia secara kimia dalam proses Clauss, diringkaskan dengan persamaan kimia berikut:

3 o₂ + 2 jam₂S → 2 Jadi₂ + 2 jam₂Sama ada

SW₂ + 2 jam₂S → 3 s + 2 jam₂Sama ada

Aplikasi

Beberapa kegunaan untuk sulfur disebutkan di bawah dan secara amnya:

- Ia adalah elemen penting untuk kedua -dua tumbuh -tumbuhan dan haiwan. Ia juga terdapat dalam dua asid amino: cysteine ​​dan metodin.

- Ia adalah bahan mentah untuk asid sulfurik, yang terdiri daripada penyediaan produk komersial yang tidak terhitung jumlahnya.

- Dalam industri farmaseutikal, ia bertujuan untuk sintesis derivatif sulfur, penisilin menjadi yang paling terkenal dari contoh -contoh.

- Membolehkan pembubaran karet dengan menghubungkan rantai polimer dengan pautan S-S.

- Warna kuning dan campuran dengan logam lain menjadikannya wajar dalam industri pigmen.

- Campuran dengan matriks bukan organik, seperti pasir dan batu, konkrit dan asfalt sulfur disediakan untuk penggantian bitumen.

Risiko dan langkah berjaga -jaga

Sulfur dengan sendirinya adalah bahan yang tidak berbahaya, tidak toksik dan juga mewakili potensi risiko, kecuali bertindak balas untuk membentuk sebatian lain. Garam sulfatnya tidak berbahaya dan boleh dimanipulasi tanpa langkah berjaga -jaga yang besar. Ini tidak berlaku, bagaimanapun, dengan derivatif gasnya: jadi₂ dan h₂S, kedua -duanya sangat beracun.

Sekiranya berada dalam fasa cair, ia boleh menyebabkan luka bakar serius. Sekiranya melanda dalam kuantiti yang banyak, h boleh mencetuskan₂S dalam usus. Untuk yang lain, ia tidak mewakili risiko bagi mereka yang mengunyah.

Secara umum Sulfur adalah elemen yang pasti yang tidak memerlukan terlalu banyak langkah berjaga -jaga, kecuali menjauhkannya dari api dan ejen pengoksidaan yang kuat.

Rujukan

1. Shiver & Atkins. (2008). Kimia bukan organik. (Edisi Keempat). MC Graw Hill.
2. Laura Crapanzano. (2006). Polimorfisme sulfur: aspek struktur dan dinamik. Fizik [Fizik].Universiti Joseph -Fourier - Grenoble i. Bahasa Inggeris. FFTEL-00204149F
3. Wikipedia. (2019). Allotropes sulfur. Diperoleh dari: dalam.Wikipedia.org
4. Meyer mengalahkan. (1976). Sulfur Elementary. Ulasan Kimia, Vol. 76, no. 3.
5. Dr. Doug Stewart. (2019). Fakta Elemen Sulfur. Chemicool. Pulih dari: chemicool.com
6. Donald w. Davis dan Randall a. Detro. (2015). Sejarah Sulfur. Perbadanan Teluk Georgia. Pulih dari: Georgiagulfsulfur.com
7. Helmestine, Anne Marie, Ph.D. (11 Januari 2019). 10 fakta sulfur yang menarik. Pulih dari: Thoughtco.com
8. Boone, c.; Ikatan, c.; Hallman, a.; Jenkins, j. (2017). Lembaran fakta sulfur umum; Pusat Maklumat Racun Perosak Negara, Perkhidmatan Peluasan Universiti Oregon State. NPIC.Orst.Edu