СУМПОР: ИСТОРИЈА, СВОЈСТВА, СТРУКТУРА, ДОБИЈАЊЕ, УПОТРЕБЕ - ХЕМИЈА - 2025

Сумпора ис а Неметални води елемент, под кисеоник, групу цхалцогенс периодног система. Нарочито је смештен у групи 16 са периодом 3, а представљен је хемијским симболом С. Од својих природних изотопа ³² С је далеко најбројнији (око 94% свих атома сумпора).

То је један од најбогатијих елемената на Земљи, који чини око 3% његове укупне масе. Другим речима, ако би се узео сав сумпор на планети, могла би се изградити две жуте луне; постојала би три сателита уместо једног. Може усвојити различита стања оксидације (+2, -2, +4 и +6), тако да су његове соли бројне и обогаћују земљину кору и језгро.

Сумпорни кристали. Извор: Пикабаи.

Сумпор је синоним за жуто, лоше мирисе и пакао. Главни разлог лоших мириса је због његових изведених једињења; посебно соде и органске. Од остатка, његови минерали су чврсти и имају боје које укључују жуту, сиву, црну и белу (између осталог).

То је један од елемената који највише представља велики број алотропа. Може се наћи као мале, дискретне молекула С ₂ или С ₃ ; ас прстенова или циклуси, као орторомбичног и моноклинички сумпора С ₈ најстабилнији и обилује свих; и као спирални ланци.

Не налази се само у земљиној кори у облику минерала, већ и у биолошким матрицама наших тела. На пример, садржи аминокиселине цистин, цистеин и метионин, беланчевине гвожђа, кератин и неке витамине. Присутан је и у белом луку, грејпфруту, луку, купусу, броколију и карфиолу.

Хемијски је мекан елемент, а у недостатку кисеоника формира сумпорне минерале и сулфате. Изгара плавкаст пламен и може се појавити као аморфна или кристална чврста супстанца.

Иако је неопходна за синтезу сумпорне киселине, веома корозивне материје, и има неугодне мирисе, заправо је бенигни елемент. Сумпор се може складиштити у било којем простору без већих предострожности, све док се не избегавају пожари.

Историја сумпора

У Библији

Сумпор је један од најстаријих елемената у историји човечанства; толико да је његово откриће неизвесно и није познато која га је древна цивилизација користила први пут (4000 година пре Христа). На самим страницама Библије могу се пронаћи пратећи ватре и пакла.

Сматра се да претпостављени мирис сумпора из пакла има везе са ерупцијама вулкана. Његов први откривач сигурно је наишао на мине овог елемента као што су прашина или жути кристали у близини вулкана.

Антика

Ова жућкаста чврста супстанца убрзо је показала изузетне лековите ефекте. На пример, Египћани су користили сумпор за лечење упале очних капака. Такође је ублажила манган и акне, апликацију која се данас може видети у сумпорним сапунима и другим дерматолошким предметима.

Римљани су овај елемент користили у својим ритуалима, као средство за испирање. Када изгори, он ослобађа СО ₂ , гас који је преплавио просторије, помешајући се са влагом и пружајући антибактеријско окружење способно да убија инсекте.

Римљани су, попут Грка, открили велику запаљивост сумпора, због чега је постао синоним за ватру. Боја плавкастог пламена мора да је осветљавала римске кругове. Верује се да су Грци, са своје стране, користили овај елемент за стварање запаљивог оружја.

Кинези су са своје стране сазнали да су мешањем сумпора са сејачом (КНО ₃ ) и угљем створили материјални црни прах који је поставио историјски преокрет, и који је побудио велике захтеве и интересовање за овај минерал у тадашњим народима.

Модерна времена

Као да барут није довољно разлог да пожели сумпор, сумпорна киселина и његове индустријске примјене су се убрзо појавиле. А штапом сумпорне киселине мерена је количина богатства или просперитета земље у односу на ниво њене потрошње овог једињења.

Тек 1789. године сјајни хемичар Антоине Лавоисиер могао је препознати сумпор и класификовати га као елемент. Тада је 1823. немачки хемичар Еилхард Митсцхерлицх открио да сумпор може претежно кристализирати на два начина: ромбоедарски и моноклински.

Историја сумпора пратила је исти ток његових једињења и примена. Уз огроман индустријски значај сумпорне киселине, пратила га је вулканизација гума, синтеза пеницилина, експлоатација рудника, рафинирање сирове нафте богате сумпором, исхрана тла итд.

Својства

Физичка присутност

Крхка чврста супстанца у облику праха или кристала. Боја му је лимуно жуте боје, нема укуса и нема мириса.

Течни изглед

Течни сумпор јединствен је по томе што му почетна жута боја постаје црвенкаста и појачава се и потамни ако је изложена високим температурама. Када изгори, емитује јарко плаве пламене.

Моларна маса

32 г / мол.

Тачка топљења

115.21 ° Ц.

Тачка кључања

445 ° Ц.

тачка паљења

160 ° Ц.

Температура самопаљења

232 ° Ц.

Густина

2,1 г / мл. Међутим, други алотропи могу бити мање густи.

Моларни топлотни капацитет

22,75 Ј / мол К

Ковалентни радијус

105 ± 3 пм.

Електронегативност

2,58 по Паулинг-овој скали.

Поларитет

СС везе су аполарне јер оба атома сумпора имају исту електронегативност. Због тога су сви алотропи, циклични или ланчани, неполарни; и према томе, његове интеракције с водом су неефикасне и у њој се не може солубилизирати.

Међутим, сумпор може растворити у неполарним растварачима као што су угљен дисулфид ЦС ₂ и аромата (бензен, толуен, ксилен, итд).

Јон

Сумпор може да формира различите јоне, обично анионе. Најпознатија од свих је сумпор, С ^2- . С ^2- се одликује гипким и има мекану Левисову подлогу.

Пошто је мека база, теорија каже да ће имати тенденцију да ствара једињења са меким киселинама; као што су катиони прелазног метала, укључујући Фе ²⁺ , Пб ²⁺ и Цу ²⁺ .

Структура и електронска конфигурација

Сумпорна круна

С8 молекул, најстабилнији и најобилнији алотроп сумпора. Извор: Бењах-бмм27.

Сумпор се може појавити у широком спектру алотропа; а они заузврат имају кристалне структуре које се модификују под различитим притисцима и / или температурама. Стога је сумпор елемент богат алотропима и полиморфима, а проучавање његових чврстих структура представља бескрајни извор теоријско-експерименталног рада.

Зашто таква структурна сложеност? За почетак, ковалентне везе у сумпору (СС) су врло јаке и надмашују их само угљеник, ЦЦ и водоник, ХХ.

Сумпор, за разлику од угљеника, не ствара тетраедре, већ бумеранг; који се помоћу углова савијају и звоне како би се стабилизовали ланци сумпора. Најпознатији прстен свега, такође представља најстабилнији аллотропе сумпора, је С ₈ је "сумпор круна" (топ имаге).

Имајте на уму да су сви СС везе у Н ₈ изгледа као појединачне Боомерангс, резултат у прстену са наборима и није равна уопште. Ово С ₈ круне међусобно повезују преко Лондон снага, се усмеравају на такав начин да се створе структурне узорке који дефинишу се орторомбичну кристал; назван С ₈ α (С-α, или једноставно орторомбични сумпор).

Полиморфи

Сумпорна круна је један од многих алотропа за овај елемент. С ₈ α је полиморф ове круне. Постоје два друга (међу најважније) под називом Н ₈ β и С ₈ γ (Н-β и С-γ, респективно). Оба полиморфи кристалише у моноклинички структуре, са С ₈ γ буде гушћа (гама сумпор).

Сва тројица су жуте чврсте супстанце. Али како добити сваки полиморф посебно?

С ₈ β се припрема загревањем С ₈ ниво а до 93 ° Ц, а затим омогућавајући његову споро хлађење до успорити враћа у ромбичних фазе (са а). И С ₈ γ, с друге стране, се добија када С ₈ ниво а топи на 150 ° Ц, поново што му омогућава да се полако охлади; она је најгушћа полиморфна сумпорна круна.

Остали циклички алотропи

Круна С ₈ није једини циклична аллотропе. Постоје и други попут С ₄ , С ₅ (аналогно циклопентан), С ₆ (представљена шестоугао као циклохексан), С ₇ , С ₉ и С _10-20 ; потоњи значи да могу постојати прстенови или циклуси који садрже од десет до двадесет атома сумпора.

Сваки од њих представља различите цикличне алотропе сумпора; а заузврат, да то нагласим, имају разне полиморфне или полиморфне структуре које зависе од притиска и температуре.

На пример, С ₇ има до четири позната полиморфа: α, β, γ и δ. Чланови или круне виших молекуларних маса производи су органске синтезе и не преовлађују у природи.

Ланци сумпора

Ланац сумпора. Извор: ОпенСтак

Како је више атома сумпора уграђено у структуру, њихова тенденција да звони опада и ланци сумпора остају отворени и усвајају спиралне конформације (као да су спирале или вијци).

И тако настаје друга волуминозна породица сумпорних атротропа која се не састоји од прстенова или циклуса, већ од ланаца (попут оног на слици горе).

Кад се ови СС ланци паралелно поставе у кристал, они хватају нечистоће и на крају дефинишу влакнасту чврсту супстанцу која се назива влакнасти сумпор, или С-ψ. Ако између ових паралелних ланаца постоје ковалентне везе које их међусобно повезују (као што се догађа с вулканизацијом гуме), имамо ламинарни сумпор.

Када сумпора С ₈ топи, жућкасте течна фаза се добија који могу потамнети уколико се повећава температура. То је зато што су СС везе прекинуте, па долази до термичког процеса деполимеризације.

Ова течност када се охлади показује карактеристике пластике, а затим стакла; то јест, добија се стакласти и аморфни сумпор (С-χ). Састав се састоји од прстена и ланца сумпора.

А када се од аморфног сумпора добије мешавина влакнастих и ламинарних алотропа, настаје Цристек, комерцијални производ који се користи за вулканизацију гуме.

Мали алотропи

Иако су преостали задњи, они нису мање важни (или занимљиви) од алотропа виших молекуларних маса. Тхе С ₂ и С ₃ молекули су сулфуризед верзије О ₂ и О ₃ . У првом су два атома сумпора спојена двоструком везом, С = С, а у другом су три атома са резонантним структурама, С = СС.

Оба С ₂ и С ₃ су у гасовитом стању. С ₃ приказује трешња црвену боју. Обоје имају довољно библиографског материјала за свако покривање појединог чланка.

Електронска конфигурација

Конфигурација електрона за атом сумпора је:

3с ² 3п ⁴

Може да добије два електрона да испуни свој октет валенције, и тако има оксидационо стање -2. Исто тако, може изгубити електроне, почевши од два у својој 3п орбитали, оксидационо стање +2; ако изгубите још два електрона, с тим да су им 3п орбитале празне, ваше стање оксидације ће бити +4; а ако изгубите све електроне, то ће бити +6.

Прибављање

Минералошки

Сумпор је део многих минерала. Међу њима су пирит (ФеС ₂ ), галена (ПбС), ковелит (ЦуС) и други сулфатни и сулфидни минерали. Њиховом прерадом могу се издвојити не само метали, већ и сумпор после низа редуктивних реакција.

Такође се може добити на чист начин у вулканским отворима, где се током раста температуре топи и пролива низбрдо; А ако запали ватру, ноћу ће личити на плавкасту лаву. Кроз напоран рад и напоран физички рад, сумпор се може скупити као што се то често радило на Сицилији.

Сумпор се такође може наћи у подземним рудницима, који су направљени да пумпају прегрејану воду да би је истопио и премештали на површину. Овај поступак добијања познат је као Фрасцх Процесс, који се тренутно мало користи.

Уље

Данас већина сумпора долази из нафтне индустрије, јер су његова органска једињења део састава сирове нафте и њених рафинираних деривата.

Ако сирови или рафинисано производ богат сумпор и подлеже хидродесулфуризатион, то ће ослобађају велике количине Х ₂ С (смрдљивог гаса који мирише на покварена јаја):

РСР + 2 Х ₂ → 2 РХ + Х ₂ С

Х ₂ С се онда хемијски третира у Цлаусс процесу, сажето са следећим хемијским једначинама:

3 О ₂ + 2 Х ₂ С → 2 СО ₂ + 2 Х ₂ О

СО ₂ + 2 Х ₂ С → 3 С + 2 Х ₂ О

Апликације

Неке од употреба сумпора наведене су у даљем тексту и уопштено:

- То је суштински елемент и за биљке и за животиње. Чак је присутан у две аминокиселине: цистеин и метионин.

- То је сировина сумпорне киселине, једињења која учествује у припреми безброј комерцијалних производа.

- У фармацеутској индустрији користи се за синтезу деривата сумпора, при чему је пеницилин најпознатији од примера.

- Омогућава вулканизацију гума повезивањем полимерних ланаца са СС везама.

- Његова жута боја и мешавине са другим металима чине је пожељном у индустрији пигмената.

- Мешани са неорганском матрицом, попут песка и стена, бетон и сумпорни асфалт припремају се за замену битумена.

Ризици и мере предострожности

Сумпор је сам по себи безопасна, нетоксична супстанца, а такође не представља потенцијалне ризике, осим ако не реагује на формирање других једињења. Његове сулфатне соли нису опасне и са њима се може руковати без већих мера предострожности. То није случај, међутим, са својим гасовитим дериватима: СО ₂ и Х ₂ С, и веома токсичне.

Ако се налази у течној фази, може изазвати озбиљне опекотине. Ако се прогута у великим количинама може покренути производњу Х ₂ С у цревима. У супротном, не представља ризик за оне који га жваћу.

Опћенито говорећи, сумпор је сигуран елемент који не захтијева превише мјере предострожности, осим што га држи подаље од ватре и јаких оксидантних средстава.

Референце

1. Схивер & Аткинс. (2008). Неорганска хемија. (Четврто издање). Мц Грав Хилл.
2. Лаура Црапанзано. (2006). Полиморфизам сумпора: структурални и динамички аспекти. Физика. Универзитет Јосепх-Фоуриер - Гренобле И. Енглески. ффтел-00204149ф
3. Википедиа. (2019). Алотропи сумпора. Опоравак од: ен.википедиа.орг
4. Меиер Беат. (1976). Елементарни сумпор. Хемијски прегледи, вол. 76, бр. 3.
5. Др Доуг Стеварт. (2019). Чињенице елемента сумпора. Цхемицоол. Опоравак од: цхемицоол.цом
6. Доналд В. Давис и Рандалл А. Детро. (2015). Историја сумпора. Георгиа Гулф Сулпхур Цорпоратион. Опоравак од: георгиагулфсулфур.цом
7. Хелменстине, др Анне Марие (11. јануара 2019). 10 занимљивих сумпорних чињеница. Опоравак од: тхинкцо.цом
8. Бооне, Ц .; Бонд, Ц .; Халлман, А .; Јенкинс, Ј. (2017). Општи извештај о сумпору; Национални информативни центар за пестициде, услуге проширења Државног универзитета у Орегону. нпиц.орст.еду