Cos'è lo zolfo? Proprietà benefiche dello zolfo per l'uomo

Descrizione e proprietà dello zolfo

Zolfoè una sostanza che è nel gruppo 16, sotto il terzo periodo e ha numero atomico 16. Si può trovare sia in forma nativa che legata. Lo zolfo è designato dalla lettera S. Conosciuto formula dello zolfo– (Ne)3s 2 3p 4 . Lo zolfo come elemento è incluso molte proteine.

La foto mostra cristalli di zolfo

Se ne parli struttura atomica dell'elemento zolfo, quindi nella sua orbita esterna ci sono elettroni il cui numero di valenza raggiunge sei.

Ciò spiega la proprietà dell'elemento di essere al massimo esavalente nella maggior parte delle combinazioni. Ci sono quattro isotopi nella struttura di un elemento chimico naturale e questi sono 32S, 33S, 34S e 36S. Parlando di esterno guscio elettronico, l'atomo ha uno schema 3s2 3p4. Il raggio dell'atomo è 0,104 nanometri.

Proprietà dello zolfo sono principalmente divisi in tipi fisici. Ciò include il fatto che l'elemento ha una composizione cristallina solida. Due modifiche allotropiche sono lo stato principale in cui questo elemento di zolfo è stabile.

La prima modifica è rombica, di colore giallo limone. La sua stabilità è inferiore a 95,6 °C. Il secondo è monoclino, di colore giallo miele. La sua resistenza varia tra 95,6 °C e 119,3 °C.

La foto mostra lo zolfo minerale

Durante la fusione elemento chimico diventa un liquido in movimento che ha un colore giallo. Diventa marrone, raggiungendo temperature superiori a 160 °C. E a 190 °C colore zolfo diventa marrone scuro. Dopo aver raggiunto i 190 °C si osserva una diminuzione della viscosità della sostanza, che tuttavia diventa liquida dopo il riscaldamento a 300 °C.

Altre proprietà dello zolfo:

Praticamente non conduce calore né elettricità.

Non si scioglie se immerso in acqua.

È solubile in ammoniaca, che ha una struttura anidra.

È anche solubile nel disolfuro di carbonio e in altri solventi organici.

A Caratteristiche dell'elemento zolfoè importante aggiungerlo anche tu caratteristiche chimiche. Lei è attiva in questo senso. Se lo zolfo viene riscaldato, può semplicemente combinarsi con quasi tutti gli elementi chimici.

La foto mostra un campione di zolfo estratto in Uzbekistan

Ad eccezione dei gas inerti. A contatto con metalli, prodotti chimici. l'elemento forma solfuri. La temperatura ambiente consente all'elemento di reagire. L'aumento della temperatura aumenta l'attività dello zolfo.

Consideriamo come si comporta lo zolfo con le singole sostanze:

Con i metalli è un agente ossidante. Forma solfuri.

L'interazione attiva avviene con l'idrogeno ad alte temperature – fino a 200 °C.

Con ossigeno. Gli ossidi si formano a temperature fino a 280 °C.

Con fosforo, carbonio – è un agente ossidante. Solo se non c'è aria durante la reazione.

Con il fluoro agisce come agente riducente.

Con sostanze che hanno una struttura complessa - anche come agente riducente.

Depositi e produzione di zolfo

La fonte principale per ottenere lo zolfo sono i suoi depositi. In totale, ci sono 1,4 miliardi di tonnellate di riserve di questa sostanza in tutto il mondo. Viene estratto sia mediante miniere a cielo aperto che sotterranee e mediante fusione dal sottosuolo.

La foto mostra l'estrazione dello zolfo nel vulcano Kawa Ijen

Se si verifica quest'ultimo caso, viene utilizzata l'acqua, che si surriscalda e scioglie con essa lo zolfo. Nei minerali di bassa qualità, l'elemento è contenuto in circa il 12%. Ricco: 25% e oltre.

Tipi comuni di depositi:

Stratiforme – fino al 60%.

Cupola di sale – fino al 35%.

Vulcanogenico – fino al 5%.

Il primo tipo è associato a strati detti solfato-carbonatici. Allo stesso tempo, nelle rocce solfatiche si trovano giacimenti minerari che hanno uno spessore fino a diverse decine di metri e una dimensione fino a centinaia di metri.

Inoltre, questi depositi stratificati possono essere trovati tra rocce di origine solfatica e carbonatica. La seconda tipologia è caratterizzata dai depositi grigio, che sono associati alle cupole di sale.

Quest'ultima tipologia è associata a vulcani che presentano una struttura giovane e moderna. In questo caso, l'elemento minerale ha una forma laminare, a forma di lente. Può contenere zolfo nella quantità del 40%. Questo tipo di deposito è comune nella cintura vulcanica del Pacifico.

Deposito di zolfo in Eurasia si trova in Turkmenistan, nella regione del Volga e in altri luoghi. Le rocce di zolfo si trovano vicino alla riva sinistra del Volga, che si estende da Samara. La larghezza della striscia rocciosa raggiunge diversi chilometri. Inoltre, possono essere trovati fino a Kazan.

La foto mostra lo zolfo nella roccia

In Texas e Louisiana, nei tetti delle cupole di sale si trovano enormi quantità di zolfo. Italiani particolarmente belli di questo elemento si trovano in Romagna e in Sicilia. E sull'isola di Vulcano trovano zolfo monoclino. L'elemento ossidato dalla pirite è stato trovato negli Urali nella regione di Chelyabinsk.

Per l'estrazione mineraria elemento chimico zolfo utilizzare metodi diversi. Tutto dipende dalle condizioni in cui si verifica. Allo stesso tempo, ovviamente, Attenzione speciale prestare attenzione alla sicurezza.

Poiché l'idrogeno solforato si accumula insieme al minerale di zolfo, è necessario adottare un approccio particolarmente serio a qualsiasi metodo di estrazione, poiché questo gas è velenoso per l'uomo. Anche lo zolfo tende ad accendersi.

Molto spesso usano il metodo aperto. Quindi, con l'aiuto degli escavatori, vengono rimosse parti significative delle rocce. Quindi la parte minerale viene frantumata mediante esplosioni. I grumi vengono inviati alla fabbrica per l'arricchimento. Quindi - all'impianto di fusione dello zolfo, dove si ottiene lo zolfo dal concentrato.

La foto mostra lo zolfo nel porto, portato via mare

Nel caso di presenza profonda di zolfo in molti volumi, viene utilizzato il metodo Frasch. Lo zolfo si scioglie mentre è ancora sottoterra. Quindi, come il petrolio, viene pompato attraverso un pozzo rotto. Questo approccio si basa sul fatto che l'elemento si scioglie facilmente e ha una bassa densità.

È noto anche un metodo di separazione mediante centrifughe. Solo questo metodo presenta uno svantaggio: lo zolfo si ottiene con impurità. E quindi è necessario effettuare un'ulteriore pulizia.

In alcuni casi viene utilizzato il metodo del pozzo. Altre possibilità per estrarre l'elemento zolfo:

Acqua-vapore.

Filtrazione.

Termico.

Centrifugo.

Estrazione.

Applicazione dello zolfo

La maggior parte dello zolfo estratto viene utilizzato per produrre acido solforico. E il ruolo di questa sostanza è molto enorme produzione chimica. È interessante notare che per ottenere 1 tonnellata di sostanza solforica sono necessari 300 kg di zolfo.

stelle filanti Anche , che brillano intensamente e hanno molti coloranti, vengono prodotti utilizzando lo zolfo. L'industria della carta è un altro settore in cui va a finire una parte significativa della sostanza estratta.

Nella foto c'è un unguento allo zolfo

Più spesso applicazione dello zolfo trova quando soddisfa le esigenze di produzione. Ecco qui alcuni di loro:

Utilizzo nella produzione chimica.

Per la produzione di solfiti, solfati.

Produzione di sostanze per la fertilizzazione delle piante.

Per ottenere tipi di metalli non ferrosi.

Per conferire proprietà aggiuntive all'acciaio.

Per realizzare fiammiferi, materiali per esplosioni e articoli pirotecnici.

Utilizzando questo elemento vengono prodotte vernici e fibre di materiali artificiali.

Per il candeggio dei tessuti.

In alcuni casi elemento zolfo incluso negli unguenti che curano le malattie della pelle.

Prezzo dello zolfo

Secondo le ultime notizie, il fabbisogno di zolfo sta crescendo attivamente. Il costo di un prodotto russo è di 130 dollari. Per la versione canadese – $145. Ma in Medio Oriente i prezzi sono saliti a 8 dollari, con un costo di 149 dollari.

La foto mostra un grande esemplare di zolfo minerale

Nelle farmacie puoi trovare polvere di zolfo macinata al prezzo da 10 a 30 rubli. Inoltre è possibile acquistarlo in blocco. Alcune organizzazioni offrono prezzo basso acquistare tecnici granulari zolfo gassoso.

IN stato libero lo zolfo è un solido cristallino giallo. Lo zolfo è caratterizzato dal fenomeno dell’allotropia, cioè esistenza sotto forma di diverse sostanze semplici - modifiche allotropiche. Le modifiche allotropiche dello zolfo sono ortorombiche (le più stabili), monocline e plastiche. Le molecole di zolfo nella modificazione ortorombica sono costituite da 8 atomi.

Lo zolfo appartiene alla famiglia degli elementi p. La configurazione elettronica dello zolfo è 3s 2 3p 4. Lo zolfo è caratterizzato dalla presenza di tre stati di ossidazione “-2”, “+4” e “+6”.

Per ottenere lo zolfo, utilizzare la reazione di Wackenroeder (1) oppure ottenerlo mediante ossidazione incompleta dell'idrogeno solforato (2):

2H2S + SO2 = 3S↓ + 2H2O (1)

H2S + O2 = 2S↓ + 2H2O (2)

A causa della presenza di diversi stati di ossidazione, lo zolfo è in grado di mostrare proprietà sia ossidanti (nelle reazioni con i metalli) che riducenti (nelle reazioni con forti agenti ossidanti):

Fe 0 -2e = Fe 2+ - processo di ossidazione (agente riducente)

S 0 +2e = S 2- - processo di riduzione (agente ossidante)

S 0 – 4e = S 4+ - processo di ossidazione (agente riducente)

O 2 0 + 2e = 2O 2- - processo di riduzione (agente ossidante)

Lo zolfo interagisce con soluzioni concentrate di acidi (si dissolve in essi) e con alcali (sproporzioni):

S+2H2SO4 = 3SO2 + 2H2O

3S + NaOH = K2SO3 + 2K2S + 3H2O

Idrogeno solforato. Acido solfidrico. Solfuri

Quando lo zolfo viene riscaldato con l'idrogeno, si verifica una reazione reversibile a seguito della quale viene rilasciato idrogeno solforato, un gas incolore con l'odore di uova marce, velenoso e scarsamente solubile in acqua:

S + H2 ↔H2 S

Tuttavia, la resa di idrogeno solforato in questa reazione è piccola e per ottenerla viene spesso utilizzata la reazione degli acidi diluiti sui solfuri (sali dell'acido idrosolfuro):

FeS + 2HCl = FeCl2 + H2S

Una soluzione acquosa di idrogeno solforato è un acido molto debole, la cui dissociazione avviene in due fasi:

H 2 S↔H + + HS —

SA - ↔ H + + S 2-

A questo proposito, l'acido idrosolfuro è caratterizzato dalla capacità di formare sali di due tipi: medi - solfuri (residuo acido - S 2-) e acidi - idrosolfuri (residuo acido - HS -).

L'acido solfidrico è un forte agente riducente, perché lo zolfo, che fa parte di questa sostanza, è nello stato di ossidazione più basso e può aumentarlo a “+4” o “+6”, pertanto la composizione dei prodotti di reazione è determinata dalla forza e dalla quantità dell'agente ossidante:

H2S + 4Cl2 + 4H2O = H2SO4 + 8HCl

H2S + 3H2SO4 = 4SO2 + 4H2O

H2S + 4Br2 = S + 3HBr

I solfuri, in quanto sali formati da un acido debole, sono caratterizzati dalla capacità di idrolizzarsi. I solfuri dei metalli situati nella serie di attività a sinistra del ferro sono solubili in acidi forti:

ZnS + H2SO4 = ZnSO4 + H2S

La reazione qualitativa all'H 2 S e ai solfuri idrosolubili è:

H2S + Pb(NO3)2 = PbS↓ + 2HNO3

S 2- + Pb 2+ = PbS↓ (precipitato nero)

Ossido di zolfo (IV). Acido solforoso

Nello stato di ossidazione “+4”, lo zolfo forma un ossido, che corrisponde ad un acido. L'ossido di zolfo (IV) è sostanza gassosa(anidride solforosa) è incolore, ma ha un odore pungente ed è altamente solubile in acqua.

Esistono metodi industriali e di laboratorio per produrre ossido di zolfo (IV). Quindi, nell'industria (1), si ottiene tostando i solfuri e in laboratorio (2) - mediante l'azione di acidi forti sui solfiti:

4FeS2 + 11O2 = 2Fe2O3 + 8SO2 (1)

Na2SO3 + 2HCl = 2NaCl + SO2 + H2O (2)

In una soluzione acquosa di ossido di zolfo (IV) è possibile l'esistenza simultanea di diversi equilibri chimici:

H 2 O + SO 2 ↔ H 2 SO 3 ↔H + + HSO 3 — ↔ 2H + + SO 3 2-

L'acido solforoso risultante (H 2 SO 3) è dibasico, quindi capace di formare due tipi di sali: medi - solfiti (residuo acido SO 3 2) e acidi - idrosolfiti (residuo acido HSO 2 -).

Per l'ossido di zolfo (IV), acido solforoso e i suoi sali sono caratteristici Proprietà chimiche, che possono essere suddivisi in 3 gruppi: reazioni acido-base (1), reazioni di ossidazione (2) e reazioni di riduzione (2):

Ca(OH)2 + SO2 = CaSO3 ↓ + H2O (1)

Na2SO3 + Cl2 + H2O = Na2SO4 + 2HCl (2)

SO2 + C= S↓ + CO2 (3)

Reazione qualitativa a SO 2 e solfiti - scolorimento di una soluzione di permanganato di potassio:

5SO2 + 2KMnO4 + 2H2O = 2H2SO4 + K2SO4 + MnSO4

Ossido di zolfo (VI). Acido solforico

L'ossido di zolfo (VI) è un liquido incolore che si ottiene dall'ossidazione dell'ossido di zolfo (IV) con ossigeno in presenza di un catalizzatore (V 2 O 5):

2SO2 + O2 ↔ 2SO3

L'ossido di zolfo (VI) è altamente solubile in acqua (forme acido solforico) e in acido solforico al 100% (si forma oleum):

SO3 + H2O = H2SO4

L'acido solforico è un liquido pesante e viscoso che si mescola bene con l'acqua in tutte le proporzioni. Una soluzione acquosa di acido solforico è un acido forte. Poiché H 2 SO 4 è un acido dibasico, è in grado di formare due tipi di sali: medi - solfati (residuo acido SO 4 2-) e acidi - idrosolfiti (residuo acido HSO 4 -).

Quando interagisce con i metalli (sia quelli della serie di attività prima che dopo l'idrogeno), l'acido solforico viene ridotto ad ossido di zolfo (IV):

Zn + H2SO4 = ZnSO4 + SO2 +2H2O

Cu+2H2SO4 = CuSO4 +SO2+2H2O

L'acido solforico diluito ossida solo i metalli nella serie di attività prima dell'idrogeno:

Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2

Una reazione qualitativa all'acido solforico e ai solfati solubili è la formazione di un precipitato di solfato di bario - sedimento bianco, insolubile in alcali e acidi:

Ba2+ + SO42- = BaSO4 ↓

Esempi di risoluzione dei problemi

ESEMPIO 1

ESEMPIO 2

Esercizio	Quando lo zolfo reagisce con l'acido nitrico concentrato ( frazione di massa Si sono formati acido solforico al 60%, densità della soluzione 1,27 g, ml) e ossido di azoto (II) con un volume di 67,2 l (n.s.). Calcolare la massa dello zolfo e il volume della soluzione acido nitrico che ha reagito.
Soluzione	Scriviamo l'equazione di reazione: S + 2HNO3 = 2NO + H2SO4 Troviamo la quantità di ossido di azoto: neo. Calcoliamo la massa dello zolfo:

Lo zolfo è un elemento essenziale nell'industria moderna.

Cos'è lo zolfo e che aspetto ha?

Lo zolfo è un elemento chimico, il numero 16 nella tabella di D.I. Mendeleev e indicato con la lettera S (dopo la prima lettera del nome latino Zolfo).

La massa molare dello zolfo è 32.065 g/mol, massa atomica- 32.066 a. e.m. Questa sostanza può essere di colore giallo brillante o marrone.

Ci sono zolfo in polvere (macinato) e liquido.

Caratteristiche dello zolfo

Lo zolfo è una sostanza con uno stato di ossidazione variabile. Ci sono sei elettroni di valenza nell'orbitale elettronico esterno dello zolfo, ne mancano altri due per riempirlo, quindi nei composti con metalli e idrogeno presenta una valenza di -2;

Quando interagisce con l'ossigeno e gli alogeni, cioè con elementi con elettronegatività maggiore, lo zolfo può mostrare una valenza positiva, ad esempio +4 e +6.

Proprietà fisiche

Essendo una sostanza semplice, lo zolfo forma diverse modifiche allotropiche:

1. Rombico è quello che chiamavamo zolfo ordinario. È stabile in condizioni normali e si trova più spesso vicino a vulcani attivi o estinti.
2. Plastica: rappresenta catene chiuse o aperte di zolfo interconnesso, solitamente ottenuto bruciandolo. Ha il più grande peso molecolare tra tutte le varietà di zolfo.
3. Il monoclino (S8) è un composto dello zolfo, che in forma molecolare è un ottagono con atomi di zolfo ai vertici. Assomiglia a molti cilindri aghiformi. A temperatura ambiente si trasforma rapidamente in una forma rombica.

Approssimativo massa molare una molecola di zolfo monoclino – 256 g/mol. In Russia, lo zolfo si presenta principalmente in due sole forme: tipi di merce: granulare e grumoso.

Lo zolfo è una sostanza fusibile, il punto di fusione è di circa 120 gradi. Insolubile in acqua e non si bagna al contatto con essa.

Non ha proprietà elettrolitiche e conduttività termica. La densità dello zolfo è di 2.070 g/cm³.

Proprietà chimiche

In combinazione con l'idrogeno forma acido solforico ( formula chimica H2SO4) con lo stato di ossidazione dello zolfo +6 e solforosi (H2SO3) con lo stato di ossidazione +4 acidi, che danno rispettivamente solfati e solfiti.

IN condizioni normali reagiscono con metalli attivi e mercurio, formando solfuri:

Forma anche solfuri quando riscaldato con la maggior parte dei metalli inattivi eccetto platino e oro:

Fe+S(t) = Fe2S3

Presenta proprietà riducenti in reazione con l'ossigeno quando riscaldato, formando un ossido acido:

Nelle reazioni con l'idrogeno forma anidride solforosa, una sostanza volatile e incolore odore sgradevole uova marce:

Aree di utilizzo

A basse concentrazioni favorisce la formazione di nuove cellule epidermiche, motivo per cui viene spesso utilizzato per trattare le infiammazioni. Inoltre, lo zolfo ha un effetto lassativo e, se assunto per via orale, ha un effetto espettorante.

A causa della sua infiammabilità e proprietà combustibili, lo zolfo brucia bene. Ad esempio, il posto più semplice per ottenere lo zolfo è aprire una scatola di fiammiferi piena: lo zolfo fa parte della testa del fiammifero.

Quando viene strofinata, la testa tocca una superficie ruvida (come la carta vetrata) e il fiammifero si accende facilmente.

L'acido solforico (H2SO4) è un prodotto importante dell'industria chimica è utilizzato come elettrolita nelle batterie al piombo e viene utilizzato per produrre acido cloridrico, nitrico, borico e altri.

L'acido solforico è un agente solfonante necessario nella preparazione di molte sostanze medicinali e vernici.

L'idrogeno solforato (H2S) viene utilizzato per separare lo zolfo puro, i solfiti e l'acido solforico dalle soluzioni.

Gli ossidi di zolfo (SO2 e SO3) trovano applicazione nella produzione di acido solforico e nitrico, e vengono utilizzati anche in prodotti chimici domestici: compreso nei candeggianti e nei disinfettanti.

Trovare lo zolfo in natura

In natura si trova più spesso lo zolfo nativo (S), ma si trovano anche i suoi composti con altri elementi: FeS2 (solfato di ferro (II), pirite), ZnS (solfato di zinco, blenda di zinco), CaSO4*2H2O (gesso), PbS (solfato di piombo, lucentezza di piombo) e altri.

Ruolo biologico dello zolfo

Lo zolfo si trova negli organismi viventi, soprattutto nelle proteine ​​delle unghie, dei capelli e degli zoccoli. peso totale lo zolfo nel corpo umano è di circa 130 grammi. Questa sostanza si trova anche in alcune vitamine e ormoni.

Lo zolfo ha proprietà chimiche e fisiche uniche, che lo rendono un componente essenziale dell'industria e indispensabile nella creazione di medicinali.

Facoltà di Ingegneria Meccanica Miass.

Dipartimento di Tecnologie di Produzione di Macchine.

Estratto finale.

"Caratteristiche di un elemento chimico

N. 16 (Zolfo)"

Completato da: Lobzev E.A.

Controllato da: Melnechenko V.G.

Piano.

1. Storia della scoperta dell'elemento.

2.Distribuzione dell'elemento in natura.

3.Proprietà fisiche.

4. Proprietà chimiche.

5.Ricevuta.

6. Applicazione.

Storia della scoperta dell'elemento. Lo zolfo (inglese Sulphur, francese Sufre, tedesco Schwefel) nel suo stato nativo, così come sotto forma di composti dello zolfo, è conosciuto fin dall'antichità. Probabilmente l’uomo ha acquisito familiarità con l’odore dello zolfo che brucia, con l’effetto soffocante dell’anidride solforosa e con l’odore disgustoso dell’idrogeno solforato già nei tempi antichi. tempi preistorici. Fu a causa di queste proprietà che lo zolfo veniva utilizzato dai sacerdoti come parte dell'incenso sacro riti religiosi. Lo zolfo era considerato l'opera di esseri sovrumani provenienti dal mondo degli spiriti o degli dei sotterranei. Molto tempo fa, lo zolfo cominciò ad essere utilizzato come parte di varie miscele infiammabili per scopi militari. Già Omero descriveva i “fumi solforosi” azione letale emissioni di zolfo bruciato. Lo zolfo faceva probabilmente parte del “fuoco greco” che terrorizzava gli avversari. Intorno all'VIII secolo I cinesi iniziarono ad usarlo nelle miscele pirotecniche, in particolare in miscele come la polvere da sparo. L'infiammabilità dello zolfo, la facilità con cui si combina con i metalli per formare solfuri (ad esempio sulla superficie di pezzi di metallo), spiega perché fosse considerato "principio di infiammabilità" e obbligatorio parte integrale minerali metallici. Il presbitero Teofilo (XI secolo) descrive il metodo di cottura ossidativa del solfuro minerale di rame, probabilmente conosciuto indietro antico Egitto. Durante il periodo dell'alchimia araba, nacque la teoria del mercurio-zolfo sulla composizione dei metalli, secondo la quale lo zolfo era venerato come un componente essenziale (padre) di tutti i metalli. Successivamente divenne uno dei tre principi degli alchimisti, e in seguito il “principio di infiammabilità” divenne la base della teoria del flogisto. La natura elementare dello zolfo fu stabilita da Lavoisier nei suoi esperimenti di combustione. Con l'introduzione della polvere da sparo in Europa, iniziò lo sviluppo dell'estrazione naturale dello zolfo, nonché lo sviluppo di un metodo per produrlo dalla pirite; quest'ultimo è stato distribuito in antica Rus'. Fu descritta per la prima volta in letteratura da Agricola. Origine del lat. Zolfo poco chiaro. Si ritiene che questo nome sia stato preso in prestito dai Greci. Nella letteratura del periodo alchemico lo zolfo appare spesso sotto vari nomi segreti. In Ruland si possono trovare, ad esempio, i nomi Zarnec (spiegazione di “uovo con fuoco”), Thucios (zolfo vivo), Terra foetida, spiritus foetens, Scorith, Pater, ecc. È stato usato il nome antico russo “zolfo”. per molto tempo. Si trattava di sostanze diverse infiammabili e maleodoranti, resine, secrezioni fisiologiche (cerume, ecc.). Apparentemente questo nome deriva dal sanscrito sira (giallo chiaro). Ad esso è associata la parola “grigio”, cioè di colore indefinito, che, in particolare, si riferisce alle resine. Il secondo nome antico russo dello zolfo - bogey (zolfo infiammabile) - contiene anche il concetto non solo di infiammabilità, ma anche di cattivo odore. Come spiegano i filologi, tedesco. Schwefel ha la radice sanscrita swep (dormire, anglosassone sweblan - uccidere), che potrebbe essere correlata a proprietà velenose anidride solforosa.(3)

Distribuzione dell'elemento in natura. Lo zolfo è ampiamente distribuito in natura. Costituisce lo 0,05% della massa la crosta terrestre. Allo stato libero (zolfo nativo) si trova in grandi quantità in Italia (isole della Sicilia) e negli USA. Depositi di zolfo nativo sono disponibili nella regione del Volga, negli Stati Uniti Asia centrale, in Crimea e in altre aree.

Lo zolfo si trova spesso in composti con altri elementi. I suoi composti naturali più importanti sono i solfuri metallici: FeS2- pirite di ferro, o pirite; ZnS- blenda di zinco; PbS- lucentezza del piombo; HgS- cinabro, ecc., nonché sali dell'acido solforico (idrati cristallini): CaSO4 × 2H2O- malta, Na2SO4 × 10H2O- Sale di Glauber, МgSO 4 × 7H2O- sale amaro, ecc.(2)

Proprietà fisiche. Lo zolfo è una sostanza dura, fragile e gialla. È praticamente insolubile in acqua, ma si dissolve bene nel disolfuro di carbonio, nell'anilina e in alcuni altri solventi. Conduce male il calore e l'elettricità. Lo zolfo forma diverse modifiche allotropiche: lo zolfo rombico, monoclino, plastico. La modificazione più stabile è lo zolfo rombico; tutte le altre modificazioni si trasformano spontaneamente in esso dopo qualche tempo.

A 444,6 °C lo zolfo bolle formando vapori marrone scuro. Se vengono raffreddati rapidamente si ottiene una polvere fine costituita da minuscoli cristalli di zolfo, chiamata colore zolfo.

Proprietà chimiche. Lo zolfo può donare i suoi elettroni quando interagisce con agenti ossidanti più forti:

In queste reazioni, lo zolfo è l'agente riducente. Questo va sottolineato ossido di zolfo(VI) può formarsi solo in presenza Pt O V2O5 e alta pressione sanguigna .

Idrogeno solforato . Quando lo zolfo viene riscaldato con l'idrogeno, si verifica una reazione reversibile:
con una resa molto bassa di idrogeno solforato H 2 S. Solitamente l'H 2 S si ottiene per azione di acidi diluiti
Solfuro di idrogeno - tipico agente riducente. Brucia in ossigeno. Una soluzione di idrogeno solforato in acqua è un acido idrosolfuro molto debole, che si dissocia gradualmente e principalmente nella prima fase:

L'acido solfidrico, come l'idrogeno solforato, è un tipico agente riducente.

ma anche quelli più deboli, ad esempio l'acido solforoso H 2 SO 3:

Alcuni solfuri hanno un colore caratteristico: CuS E PbS- nero, CDS- giallo, ZnS- bianco, MnS- rosa, SnS- marrone, Sb2S3- arancio, ecc. L'analisi qualitativa dei cationi si basa sulla diversa solubilità dei solfuri e sui diversi colori di molti di essi (4).

Ossido di zolfo (IV). L'ossido di zolfo (IV), o anidride solforosa, in condizioni normali è un gas incolore con un odore pungente e soffocante. Raffreddato a -10° C si liquefa in un liquido incolore. In forma liquida viene conservato in cilindri di acciaio.

La SO 2 si forma quando lo zolfo viene bruciato nell'ossigeno o quando i solfuri vengono tostati. È altamente solubile in acqua (40 volumi in 1 volume di acqua a 20 °C).

Ossido di zolfo (VI).SO 3 - anidride dell'acido solforico - una sostanza con t pl = 16,8 °C e t bp = 44,8 °C. L'ossido di zolfo (VI), o triossido di zolfo, è un liquido incolore che solidifica a temperature inferiori a 17° C in una massa solida cristallina. L'ossido di zolfo (VI) ha tutte le proprietà degli ossidi acidi. È un prodotto intermedio nella produzione di acido solforico.

L'ossido di zolfo (VI) si ottiene per ossidazione della SO 2 con ossigeno solo in presenza di un catalizzatore:

La necessità di utilizzare un catalizzatore in questa reazione reversibile è dovuta al fatto che buona via d'uscita SO 3 (cioè uno spostamento dell'equilibrio verso destra) può essere ottenuto solo abbassando la temperatura, ma con basse temperature La velocità di reazione diminuisce in modo molto significativo.

ZOLFO

Sciogliere lo zolfo

Lo zolfo, che è noto essere insolubile in acqua e si dissolve in piccole quantità in benzene, alcool o etere, è perfettamente solubile nel disolfuro di carbonio cs2.

Se fai evaporare lentamente una soluzione di una piccola quantità di zolfo in disolfuro di carbonio su un vetro di orologio, otterrai grandi cristalli del cosiddetto rombico o a-zolfo. Ma non dimentichiamoci dell’infiammabilità e della tossicità del disolfuro di carbonio, quindi spegniamo tutti i fornelli e posizioniamo il vetro dell’orologio sotto la corrente d’aria o davanti alla finestra.

Un'altra forma - monoclina o b-cepa - può essere ottenuta cristallizzando pazientemente aghi lunghi circa 1 cm dal toluene (anche il toluene è infiammabile!).

Produzione di idrogeno solforato e esperimenti con esso

Mettere un po' (circa le dimensioni di un pisello) del solfuro di ferro risultante in una provetta e aggiungere diluito di acido cloridrico. Le sostanze interagiscono con il rilascio violento di gas:

fes + 2hcl = h2s + fecl2

Dalla provetta esce un odore sgradevole di uova marce: si tratta dell'evaporazione dell'idrogeno solforato. Se lo passi attraverso l'acqua, si dissolverà parzialmente. Si forma un acido debole, la cui soluzione viene spesso chiamata acqua di idrogeno solforato.

È necessario prestare la massima attenzione quando si lavora con l'idrogeno solforato, poiché il gas è velenoso quasi quanto l'acido cianidrico hcn. Provoca la paralisi delle vie respiratorie e la morte se la concentrazione di idrogeno solforato nell'aria è pari a 1,2-2,8 mg/l.

Chimicamente, l'idrogeno solforato viene rilevato utilizzando carta reagente al piombo bagnata. Per ottenerlo, inumidiamo la carta da filtro con una soluzione diluita di acetato o nitrato di piombo, la asciugiamo e la tagliamo in strisce larghe 1 cm. L'idrogeno solforato reagisce con gli ioni di piombo, provocando la formazione di solfuro di piombo nero. Questo metodo può rilevare l'idrogeno solforato nei prodotti alimentari avariati (uova, carne).

Consigliamo di produrre idrogeno solforato utilizzando il metodo a secco, poiché in questo caso il flusso di gas può essere facilmente regolato e interrotto al momento giusto. A tale scopo, sciogliere circa 25 g di paraffina in una tazza di porcellana e mescolare 15 g di zolfo con la massa fusa. Quindi togliere il fuoco e mescolare il composto finché non si indurisce. Macinare la massa solida e conservarla per ulteriori esperimenti.

Quando è necessario ottenere idrogeno solforato, riscaldiamo diversi pezzi di una miscela di paraffina e zolfo in una provetta ad una temperatura superiore a 170°C. All'aumentare della temperatura aumenta la produzione di gas e se il bruciatore viene rimosso si arresta. Durante la reazione, l'idrogeno della paraffina interagisce con lo zolfo, provocando la formazione di idrogeno solforato e nella provetta rimane carbonio, ad esempio:

c40h82 + 41s = 41h2s + 40c

Otteniamo solfuri

Per esaminare il colore dei solfuri metallici precipitati, facciamo passare l'idrogeno solforato attraverso soluzioni sali vari metalli. I solfuri di manganese, zinco, cobalto, nichel e ferro precipiteranno se nella soluzione si crea un ambiente alcalino (ad esempio aggiungendo idrossido di ammonio). Nella soluzione di acido cloridrico precipiteranno piombo, rame, bismuto, cadmio, antimonio e solfuri di stagno.

Combustione dell'idrogeno solforato

Effettuata una prova preliminare di gas detonante, accendiamo l'idrogeno solforato che fuoriesce da un tubo di vetro ricavato all'estremità. L'idrogeno solforato brucia con una fiamma pallida con un alone blu:

ЗН2s + ЗО2 = 2h2o + 2so2

Come risultato della combustione viene prodotto ossido di zolfo (iv) o anidride solforosa. È facilmente identificabile dal suo odore pungente e dal rossore della cartina di tornasole blu bagnata. Se l'accesso all'ossigeno è insufficiente, l'idrogeno solforato viene ossidato solo in zolfo. Il carbone attivo accelera cataliticamente questo processo. Questo metodo viene spesso utilizzato per la purificazione fine dei gas industriali, il cui contenuto di zolfo non deve superare i 25 g/m3:

2h2s + O2 = 2H2O + 2s

Non è difficile riprodurre questo processo. Lo schema di installazione è mostrato in figura. La cosa principale è far passare l'aria e l'idrogeno solforato attraverso il carbone attivo in un rapporto di 1: 3. Lo zolfo giallo verrà rilasciato sul carbone.

Il carbone attivo può essere pulito dallo zolfo lavandolo con solfuro di carbonio. Nella tecnologia, a questo scopo viene spesso utilizzata una soluzione di solfuro di ammonio (nh4)2s.

Esperimenti con acido solforoso

L'ossido di zolfo (iv) - anidride solforosa - è estremamente solubile in acqua, con conseguente formazione di acido solforoso:

h2o + so2 = h2so3

Uccide i germi e ha un effetto sbiancante; Nei birrifici e nelle cantine, le botti vengono fumigate con zolfo. L'anidride solforosa viene utilizzata anche per sbiancare cesti di vimini, lana bagnata, paglia, cotone e seta. Macchie

Dai mirtilli, ad esempio, vengono rimossi se per molto tempo mantenere l'area umida e contaminata nel “vapore” dello zolfo in fiamme.

Controlliamo l'effetto sbiancante dell'acido solforoso. Per fare ciò, abbassiamo il cilindro, dove bruciano da tempo pezzi di zolfo, in oggetti di vario colore (fiori, pezzi di stoffa bagnati, cartina di tornasole importante, ecc.), copriamo bene il cilindro con una lastra di vetro e aspettiamo per un po.

Chiunque abbia mai studiato la struttura atomica degli elementi sa che l'atomo di zolfo ha sei cosiddetti elettroni di valenza nella sua orbita esterna. Pertanto, lo zolfo può essere al massimo esavalente nei composti. Questo stato di ossidazione corrisponde all'ossido di zolfo (vi) con la formula so3. È un'anidride solforica:

h2o + so3 = h2so4

Quando lo zolfo viene bruciato in condizioni normali, viene sempre prodotto ossido di zolfo (iv). E se si forma una certa quantità di ossido di zolfo (vi), molto spesso si decompone immediatamente sotto l'influenza del calore in ossido di zolfo (iv) e ossigeno:

2so3 = 2so2 + o2

Nella produzione di acido solforico problema principaleè la trasformazione di sO2 in so3. A tale scopo vengono ora utilizzati due metodi: camera (o torre migliorata) e contatto. (vedi esperimento "Preparazione dell'acido solforico)

Preparazione dell'acido solforico

Metodo della camera

Riempiamo un recipiente grande (matraccio a fondo tondo da 500 ml) con ossido di zolfo (iv) so2, posizionandovi per un po 'pezzi di zolfo che bruciano o fornendo gas dall'apparecchio in cui si forma. L'ossido di zolfo (iv) può anche essere preparato in modo relativamente semplice facendo cadere acido solforico concentrato soluzione concentrata solfito di sodio na2so3. In questo caso l'acido solforico, essendo più forte, sostituirà l'acido debole dai suoi sali.

Quando il pallone sarà pieno di gas, chiudetelo con un tappo a tre fori. In uno, come mostrato in figura, inseriamo un tubo di vetro piegato ad angolo retto, collegato all'uscita laterale della provetta, nel quale, quando interagiscono pezzi di rame e acido nitrico, si forma ossido nitrico (iv):

4hno3 + Сu = cu(no3)2 + 2h2o + 2no2

La concentrazione di acido dovrebbe essere circa il 60% (in peso). Attenzione! no2 è un veleno forte!

In un altro foro inseriremo un tubo di vetro collegato alla provetta, attraverso il quale successivamente scorrerà il vapore acqueo.

Nel terzo foro inseriamo un breve pezzo di tubo con una valvola Bunsen - un corto pezzo di tubo di gomma con una fessura. Per prima cosa creiamo un forte afflusso di ossido di azoto nel pallone. (Attenzione! Veleno!) Ma non c'è ancora alcuna reazione. Il pallone contiene una miscela di no2 marrone e so2 incolore. Non appena passiamo il vapore acqueo, un cambiamento di colore indicherà che la reazione è iniziata. Sotto l'influenza del vapore acqueo, l'ossido di azoto (iv) ossida l'ossido di zolfo (iv) in ossido di zolfo (vi), che immediatamente, interagendo con il vapore acqueo, si trasforma in acido solforico:

2no2 + 2so2 = 2no + so3

La condensa incolore si raccoglierà sul fondo del pallone e il gas e il vapore in eccesso fuorieranno attraverso la valvola Bunsen. Versiamo il liquido incolore dal pallone in una provetta, controlliamo la reazione acida con cartina di tornasole e rileviamo lo ione solfato so42- dell'acido solforico risultante aggiungendo una soluzione di cloruro di bario. Un denso precipitato bianco di solfato di bario ci indicherà che l'esperimento ha avuto successo.

Con questo principio, ma su scala molto più ampia, nella tecnologia viene prodotto l'acido solforico. In precedenza, le camere di reazione erano rivestite di piombo, poiché è resistente ai vapori di acido solforico. Nelle moderne installazioni a torre vengono utilizzati reattori base in ceramica. Ma grande quantità L'acido solforico viene ora prodotto utilizzando il metodo di contatto.

Metodo di contatto

Vari formaggi vengono utilizzati nella produzione di acido solforico. Lo zolfo puro iniziò ad essere utilizzato solo negli anni '60. Nella maggior parte dei casi, le imprese producono ossido di zolfo (iv) arrostendo minerali solforati. In un forno a tubi rotanti o in un forno a più piani, la pirite reagisce con l'ossigeno atmosferico secondo la seguente equazione:

4fes2 + 11O2 = 3fe2o3 + 8so2

L'ossido di ferro(iii) risultante viene rimosso dal forno sotto forma di incrostazioni e ulteriormente lavorato negli impianti di produzione del ferro. Pestare diversi pezzi di pirite in un mortaio e metterli in un tubo di vetro refrattario, che chiudiamo con un tappo forato. Quindi utilizzare un bruciatore per riscaldare fortemente il tubo, facendo contemporaneamente passare l'aria attraverso di esso utilizzando un bulbo di gomma. Affinché la polvere volatile del gas di tostatura si depositi, la porteremo in un recipiente di vetro vuoto e da questo in un secondo tubo refrattario, che contiene un catalizzatore riscaldato a 400-500 °C. Nella tecnologia, l'ossido di vanadio (v) v2o5 o il vanadato di sodio navo3 viene spesso utilizzato come catalizzatore e per questo scopo utilizzeremo l'ossido di ferro rosso (iii) fe2O3. Applichiamo l'ossido di ferro finemente macinato sulla lana di vetro, che distribuiamo in un tubo in uno strato lungo 5 cm. Riscaldiamo il tubo con il catalizzatore fino a raggiungere il calore rosso. Sul catalizzatore, l'ossido di zolfo (iv) interagisce con l'ossigeno atmosferico; di conseguenza si forma ossido di zolfo (vi).

2so2 + o2 = 2so3

che distinguiamo per la sua capacità di formare nebbia durante aria umida. Raccogliere SO2 in un pallone vuoto e, agitando vigorosamente, mescolare con una piccola quantità acqua. Otterremo acido solforico: dimostreremo la sua presenza, come nel metodo precedente.

È inoltre possibile posizionare la lana di vetro e il catalizzatore separati in uno dei tubi di vetro. Puoi anche lavorare in una provetta con uscita laterale. Mettiamo la pirite sulle provette, sopra uno strato di lana di vetro e poi lana di vetro con un catalizzatore. Introduciamo aria dall'alto nel tubo, che dovrebbe adattarsi vicino al catalizzatore. Sul ramo laterale fisseremo un tubo piegato ad angolo, che immette nella provetta.

Se non c'è pirite, in una provetta con uscita laterale otterremo l'ossido di zolfo (iv) dal solfito di sodio o dall'idrosolfito dell'acido solforico, quindi passeremo il gas risultante sul catalizzatore insieme a un flusso di aria o ossigeno. Come catalizzatore può essere utilizzato anche l'ossido di cromo (III), che va calcinato in un crogiolo di ferro e frantumato finemente in un mortaio. Allo stesso scopo, è possibile immergere un frammento di argilla con una soluzione di solfato di ferro (ii) e quindi calcinarlo fortemente. In questo caso sull'argilla si forma una polvere fine di ossido di ferro (iii).

Acido del gesso

Se i solfuri metallici sono pochi (come, ad esempio, in Germania), i prodotti di partenza per la produzione di acido solforico possono essere l'anidride caso4 e il gesso caso4-h2o. Il metodo per ottenere l'ossido di zolfo (iv) da questi prodotti è stato sviluppato da Müller e Kuehne 60 anni fa.

I metodi per produrre acido solforico dall'anidrite saranno importanti in futuro, poiché l'acido solforico è il più comune prodotto chimico. I solfati possono essere decomposti utilizzando temperature elevate (fino a 2000 °C). Müller scoprì che la temperatura di decomposizione del solfato di calcio poteva essere ridotta a 1200 °C aggiungendo coke finemente macinato. Innanzitutto, a 900 °C, il coke riduce il solfato di calcio in solfuro, che a sua volta, a una temperatura di 1200 °C, reagisce con il solfato non decomposto; in questo caso si formano ossido di zolfo (iv) e calce viva:

caso4 + 2c = cas + 2co2

cas + 3caso4 = 4cao + 4so2

È possibile decomporre il solfato di calcio in condizioni di laboratorio solo utilizzando una temperatura elevata adeguata. Lavoreremo con attrezzature simili a quelle utilizzate per la cottura della pirite, solo per la combustione prenderemo un tubo di porcellana o di ferro. Chiudere il tubo con tappi avvolti in tessuto di amianto per l'isolamento termico. Nel foro del primo tappo inseriremo un capillare e nel secondo un semplice tubo di vetro, che collegheremo con una bottiglia di lavaggio riempita per metà con acqua o una soluzione di fucsina.

Preparare la miscela di reazione come segue. Macinare in un mortaio 10 g di gesso, 5 g di caolino (argilla) e 1,5 g di carbone attivo in polvere. Asciugare il composto scaldandolo per qualche tempo a 200 °C in una tazza di porcellana. Dopo il raffreddamento (preferibilmente in essiccatore), aggiungere la miscela al centro del tubo di combustione. In questo caso prestare attenzione affinché non riempia tutta la sezione trasversale del tubo. Successivamente riscaldiamo fortemente il tubo utilizzando due bruciatori (uno dal basso, il secondo obliquamente dall'alto) e, quando il tubo è riscaldato, facciamo passare un flusso d'aria non troppo forte attraverso l'intero sistema. Entro 10 minuti, a causa della formazione di acido solforoso, la soluzione di fucsina nella bottiglia di lavaggio scolorirà. Spegnere la pompa del getto d'acqua e interrompere il riscaldamento.

Ottenere alta temperatura possiamo farlo anche se avvolgiamo il tubo di porcellana il più strettamente possibile con una serpentina riscaldante da 750-1000 W (vedi immagine). Colleghiamo le estremità della spirale con filo di rame spesso, che avvolgiamo anche molte volte attorno al tubo, quindi lo isoliamo con perle di porcellana e lo colleghiamo alla spina. (Attenzione quando si lavora a 220 V!) Naturalmente come fonte di riscaldamento può essere utile anche una torcia per vetro o una fiamma ossidrica.

La tecnica funziona con una miscela di anidrite, coke, argilla, sabbia e cenere di pirite fe2o3. Un trasportatore a coclea consegna la miscela a un forno a tubi rotanti lungo 70 metri, dove viene bruciato il carbone polverizzato. La temperatura alla fine del forno, nel luogo di combustione, è di circa 1400 °C. A questa temperatura, la calce viva formatasi durante la reazione viene fusa con argilla, sabbia e cenere di pirite per formare clinker di cemento. Il clinker raffreddato viene macinato e miscelato con una piccola percentuale di gesso. Il cemento Portland di alta qualità risultante viene messo in vendita. Con un'attenta attuazione e controllo del processo, da 100 tonnellate di anidrite (più argilla, sabbia, coke e cenere di pirite) si possono ottenere circa 72 tonnellate di acido solforico e 62 tonnellate di clinker di cemento.

L'acido solforico può essere ottenuto anche dalla kieserite (solfato di magnesio mgso4 -H2O).

Per l'esperimento utilizzeremo la stessa configurazione utilizzata per la decomposizione del gesso, ma questa volta prenderemo un tubo di vetro refrattario. Otteniamo la miscela di reazione calcinando 5 g di solfato di magnesio in una ciotola di porcellana e 0,5 g di carbone attivo in un crogiolo di ferro con coperchio, quindi mescolandoli e crescendo in un mortaio fino allo stato polveroso. Trasferire la miscela in una barchetta di porcellana e posizionarla nella provetta di reazione.

La massa bianca che si otterrà al termine dell'esperimento in una barchetta di porcellana è costituita da ossido di magnesio. Nella tecnologia, viene trasformato in cemento Sorel, che costituisce la base per la produzione di xilolite.

La produzione di prodotti derivati, importanti per l'edilizia, come il clinker di cemento e la xilolite, rende particolarmente economica la produzione di acido solforico da materie prime locali. La trasformazione di prodotti intermedi e sottoprodotti in preziose materie prime o prodotti finali è un principio importante dell'industria chimica.

Prendiamo la xilolite

Mescolare parti uguali di ossido di magnesio e segatura con una soluzione di cloruro di magnesio e applicare sul substrato uno strato della boiacca risultante di circa 1 cm di spessore. Dopo 24-48 ore la massa si indurirà come pietra. Non brucia, si può forare, segare e inchiodare. Nella costruzione di case, la xilolite viene utilizzata come materiale per pavimentazioni. Fibra di legno, indurita senza colmare i vuoti con cemento Sorel (cemento al magnesio), pressata e incollata in lastre, utilizzata come materiale leggero, termoisolante e fonoassorbente materiale da costruzione(Tavole di Eraclito).