SULFUR: KASAYSAYAN, MGA KATANGIAN, ISTRAKTURA, PAGKUHA, GINAGAMIT - CHEMISTRY - 2025

Ang asupre ay isang nonmetallic element lead, sa ilalim ng oxygen, ang grupo ng mga chalcogens ng pana-panahong talahanayan. Ito ay partikular na matatagpuan sa pangkat 16 na may tagal ng 3, at kinakatawan ng simbolo ng kemikal na S. Sa likas na isotopes nito, ang ³² S ay sa pinakamalaki (halos 94% ng lahat ng mga atom ng asupre).

Ito ay isa sa mga pinaka-sagana na elemento sa Earth, na bumubuo ng halos 3% ng kabuuang misa nito. Sa madaling salita, kung ang lahat ng asupre sa planeta ay nakuha, dalawang dilaw na buwan ang maaaring itayo; magkakaroon ng tatlong satellite sa halip na isa. Maaari itong magpatibay ng iba't ibang mga estado ng oksihenasyon (+2, -2, +4 at +6), kaya ang mga asing-gamot nito ay maraming at pagyamanin ang crust at core ng lupa.

Mga asupre ng asupre. Pinagmulan: Pixabay.

Ang Sulfur ay magkasingkahulugan ng dilaw, masamang amoy at impiyerno. Ang pangunahing dahilan para sa masamang amoy nito ay dahil sa nagmula sa mga compound; lalo na ang mga sodas at organikong. Sa iba pa, ang mga mineral nito ay solid at may mga kulay na kinabibilangan ng dilaw, kulay abo, itim at puti (bukod sa iba pa).

Ito ay isa sa mga elemento na karamihan ay nagtatanghal ng isang malaking bilang ng mga allotropes. Maaari itong matagpuan bilang maliit, discrete molekula ng S ₂ o S ₃ ; bilang mga singsing o siklo, ang pagiging orthorhombic at monoclinic asupre S ₈ ang pinaka matatag at sagana sa lahat; at bilang helical chain.

Hindi lamang ito matatagpuan sa crust ng lupa sa anyo ng mga mineral, kundi pati na rin sa biological matrice ng ating mga katawan. Halimbawa, ito ay nasa amino acid cystine, cysteine ​​at methionine, sa mga protina na bakal, keratin at sa ilang mga bitamina. Naroroon din ito sa bawang, kahel, sibuyas, repolyo, brokuli at kuliplor.

Ang kemikal ito ay isang malambot na elemento, at kung wala ang oxygen ay bumubuo ito ng mga asupre na sulfurous at sulfates. Sinusunog ito ng isang mala-bughaw na apoy at maaaring lumitaw bilang isang amorphous o crystalline solid.

Sa kabila ng pagiging mahalaga para sa synthesis ng sulfuric acid, isang mataas na kinakaing unti-unti na sangkap, at pagkakaroon ng hindi kasiya-siyang amoy, ito ay talagang isang benign element. Ang asupre ay maaaring maiimbak sa anumang puwang nang walang pangunahing pag-iingat, hangga't maiiwasan ang mga apoy.

Kasaysayan ng asupre

Sa Bibliya

Ang Sulfur ay isa sa mga pinakalumang elemento sa kasaysayan ng sangkatauhan; kaya't ang pagtuklas nito ay hindi sigurado at hindi alam kung alin sa mga sinaunang sibilisasyon na ginamit ito sa unang pagkakataon (4000 taon bago si Cristo). Sa mismong mga pahina ng Bibliya, matatagpuan siya na kasama ng apoy at impiyerno.

Ang dapat na amoy ng asupre mula sa impiyerno ay pinaniniwalaang may kaugnayan sa mga pagsabog ng bulkan. Ang unang natuklasan nito ay tiyak na natagpuan ang mga mina ng elementong ito tulad ng mga lupang alikabok o mga dilaw na kristal sa paligid ng isang bulkan.

Antiquity

Ang madilaw-dilaw na solid sa lalong madaling panahon ay nagpakita ng kamangha-manghang mga epekto sa pagpapagaling. Halimbawa, ang mga Ehipsiyo ay gumamit ng asupre upang gamutin ang pamamaga ng mga eyelid. Nagpahinga din ito ng mga scabies at acne, isang application na makikita ngayon sa mga asupre na asupre at iba pang mga item na dermatological.

Ginamit ng mga Romano ang elementong ito sa kanilang mga ritwal, bilang isang fumigant at bleach. Kapag nasusunog ito, naglalabas ito ng SO ₂ , isang gas na bumaha sa mga silid, naghahalo sa halumigmig at nagbibigay ng isang kapaligiran na antibacterial na may kakayahang pumatay ng mga insekto.

Ang mga Romano, tulad ng mga Griego, ay natuklasan ang mataas na pagkasunog ng asupre, kung kaya't ito ay naging magkasingkahulugan ng apoy. Ang kulay ng mga mala-bughaw na apoy nito ay dapat na nagpaliwanag sa mga Roman circuit. Ito ay pinaniniwalaan na ang mga Greek, para sa kanilang bahagi, ay ginamit ang elementong ito upang lumikha ng mga incendiary na sandata.

Ang mga Intsik, para sa kanilang bahagi, ay natutunan na sa pamamagitan ng paghahalo ng asupre sa saltpeter (KNO ₃ ) at karbon, nilikha nila ang materyal na itim na pulbos na nagtatakda ng isang makasaysayang pagliko, at napukaw ito ng malaking kahilingan at interes sa mineral na ito sa mga bansa ng oras.

Mga modernong panahon

Tulad ng kung ang gunpowder ay hindi sapat na dahilan upang mag-covet sulfur, sulfuric acid at mga pang-industriya na aplikasyon sa lalong madaling panahon lumitaw. At sa baras ng asupre na acid, ang dami ng yaman o kasaganaan ng isang bansa ay sinusukat na may kaugnayan sa mga antas ng pagkonsumo ng tambalang ito.

Hindi ito hanggang 1789 na ang makikinang na chemist na si Antoine Lavoisier ay nakilala ang asupre at naiuri ito bilang isang elemento. Pagkatapos noong 1823 natuklasan ng Aleman na chemist na si Eilhard Mitscherlich na ang asupre ay higit na nakakapag-crystallize sa dalawang paraan: rhombohedral at monoclinic.

Ang kasaysayan ng asupre ay sumunod sa parehong kurso ng mga compound at aplikasyon nito. Sa napakahalagang pang-industriya na kahalagahan ng sulpuriko acid, sinamahan ito ng bulkanisasyon ng mga basura, synthesis ng penicillin, pagsasamantala ng mga mina, pagpino ng langis ng krudo na mayaman sa asupre, nutrisyon ng mga soils, atbp.

Ari-arian

Pisikal na hitsura

Malutong na solid sa form na pulbos o kristal. Ang kulay nito ay mapurol na dilaw na dilaw, ito ay walang lasa at walang amoy.

Ang hitsura ng likido

Ang likido na asupre ay natatangi sa kanyang paunang dilaw na kulay ay nagiging mapula-pula at tumindi at nagpapadilim kung sumailalim sa mataas na temperatura. Kapag sumunog ito, naglalabas ito ng maliwanag na asul na apoy.

Mass ng Molar

32 g / mol.

Temperatura ng pagkatunaw

115.21 ° C

Punto ng pag-kulo

445 ° C

punto ng pag-aapoy

160 ° C.

Temperatura ng pag-aapoy ng Auto

232 ° C

Density

2.1 g / mL. Gayunpaman, ang iba pang mga allotropes ay maaaring hindi gaanong siksik.

Ang kapasidad ng init ng Molar

22.75 J / mol K

Covalent radius

105 ± 3 pm.

Elektronegorya

2.58 sa scale ng Pauling.

Polarity

Ang mga bono ng SS ay apolar dahil ang parehong mga asupre ng asupre ay may parehong elektroneguridad. Ginagawa nito ang lahat ng mga allotropes, siklik o hugis chain, nonpolar; at samakatuwid, ang mga pakikipag-ugnay sa tubig ay hindi epektibo at hindi ito mai-solubilize sa loob nito.

Gayunpaman, ang asupre ay maaaring matunaw sa mga nonpolar solvent tulad ng carbon disulfide, CS ₂ , at aromatics (benzene, toluene, xylene, atbp.).

Ion

Sulfur ay maaaring bumuo ng iba't ibang mga ion, karaniwang anion. Ang pinakamahusay na kilala sa lahat ay asupre, S ^2- . S ^2- ay nailalarawan sa pamamagitan ng pagiging malaki at may malambot na base ng Lewis.

Sapagkat ito ay isang malambot na batayan, sinabi ng teorya na malamang na bumubuo ito ng mga compound na may malambot na mga acid; tulad ng transition cations ng metal, kabilang ang Fe ²⁺ , Pb ²⁺ at Cu ²⁺ .

Istraktura at pagsasaayos ng elektronik

Ang korona ng asupre

S8 molekula, ang pinaka-matatag at masaganang allotrope ng asupre. Pinagmulan: Benjah-bmm27.

Sulfur ay maaaring mangyari sa isang iba't ibang mga allotropes; at ang mga ito naman ay may mga istrukturang mala-kristal na nabago sa ilalim ng iba't ibang mga pagpilit at / o mga temperatura. Samakatuwid, ang asupre ay isang elemento na mayaman sa mga allotropes at polymorph, at ang pag-aaral ng mga solidong istruktura nito ay kumakatawan sa isang walang katapusang mapagkukunan ng teoretikal-eksperimentong gawa.

Bakit ang pagiging kumplikado ng istruktura? Upang magsimula sa, ang mga covalent bond sa asupre (SS) ay napakalakas, na nalampasan lamang ng mga carbon, CC, at ng hydrogen, HH.

Sulfur, hindi katulad ng carbon, ay hindi gaanong bumubuo ng tetrahedra ngunit boomerangs; na gamit ang kanilang mga anggulo ng fold at singsing upang patatagin ang mga tanikala ng asupre. Ang pinakamahusay na kilalang singsing ng lahat, na kumakatawan din sa pinaka matatag na allotrope ng asupre, ay S ₈ , ang "asupre ng asupre" (tuktok na imahe).

Tandaan na ang lahat ng mga SS link sa S _{8 ay} mukhang mga indibidwal na boomerangs, na nagreresulta sa isang singsing na may mga pleats at hindi flat sa lahat. Ang mga korona ng S _{8 na ito ay} nakikipag-ugnay sa pamamagitan ng mga puwersa ng London, na nakatuon sa kanilang sarili sa paraang lumikha sila ng mga istrukturang pattern na tumutukoy sa isang orthorhombic crystal; tinawag na S ₈ α (S-α, o simpleng orthorhombic asupre).

Polymorphs

Ang korona ng asupre ay isa sa maraming mga allotropes para sa elementong ito. Ang S ₈ α ay isang polymorph ng korona na ito. Mayroong dalawang iba pa (kabilang sa pinakamahalaga) na tinatawag na S ₈ β at S ₈ γ (S-β at S-γ, ayon sa pagkakabanggit). Parehong polymorphs ay nag-crystallize sa mga monoclinic na istruktura, na may S ₈ γ na mas mataba (gamma sulfur).

Lahat ng tatlo ay dilaw na solido. Ngunit paano mo mahihiwalay ang bawat polymorph?

Ang S ₈ β ay inihanda sa pamamagitan ng pag-init ng S ₈ α hanggang 93 ° C, pagkatapos ay pinahihintulutan ang mabagal na paglamig nito upang mapabagal ang paglipat nito pabalik sa orthorhombic phase (ang α). At ang S ₈ γ, sa kabilang banda, ay nakuha kapag ang S ₈ α ay natutunaw sa 150 ° C, muling pinapayagan itong palamig nang dahan-dahan; ito ang pinakapadikit sa mga asupre na korona ng asupre.

Iba pang mga cyclic allotropes

Ang korona S ₈ ay hindi lamang ang cyclic allotrope. Mayroong iba pa tulad ng S ₄ , S ₅ (magkakaugnay sa cyclopentane), S ₆ (kinakatawan ng isang heksagon tulad ng cyclohexane), S ₇ , S ₉ , at S _10-20 ; ang huli ay nangangahulugang maaaring mayroong mga singsing o siklo na naglalaman ng mula sampu hanggang dalawampu't mga atom na asupre.

Ang bawat isa sa kanila ay kumakatawan sa iba't ibang mga cyclic allotropes ng asupre; at naman, upang bigyang-diin ito, mayroon silang mga uri ng polymorph o polymorphic na istruktura na nakasalalay sa presyon at temperatura.

Halimbawa, ang S ₇ ay may hanggang sa apat na kilalang polymorph: α, β, γ, at δ. Ang mga miyembro o mga korona ng mas mataas na molekular na masa ay mga produkto ng organikong synthesis at hindi namumuno sa kalikasan.

Mga tanikala ng asupre

Sulpurong chain. Pinagmulan: OpenStax

Tulad ng higit pang mga asupre na asupre ay isinama sa istraktura, ang kanilang pagkahilig sa singsing ay bumababa at ang mga tanikala ng asupre ay nananatiling bukas at nagpatibay ng mga helical conformations (na parang mga spiral o turnilyo).

At sa gayon, ang isa pang malalaking pamilya ng asupre na allotropes ay lumitaw na hindi binubuo ng mga singsing o siklo ngunit ng mga tanikala (tulad ng nasa imahe sa itaas).

Kapag ang mga kadena ng SS na ito ay magkakatulad sa kristal, hinahatak nila ang mga impurities at tinatapos ang pagtukoy ng isang fibrous solid na tinatawag na fibrous sulfur, o S-ψ. Kung sa pagitan ng mga magkakatulad na chain na ito ay may mga covalent bond na magkakaugnay sa kanila (tulad ng nangyayari sa bulkanisasyon ng goma), mayroon kaming laminar na asupre.

Kapag natutunaw ang asupre S ₈ , isang madilaw-dilaw na likido na phase ay maaaring makuha na madilim kung tumaas ang temperatura. Ito ay dahil nasira ang mga bono ng SS, at samakatuwid ay nangyayari ang isang thermal depolymerization process.

Ang likido na ito kapag pinalamig ay nagpapakita ng plastik at pagkatapos ay makintab na mga katangian; iyon ay, ang isang vitreous at amorphous sulfur (S-χ) ay nakuha. Ang komposisyon nito ay binubuo ng parehong mga singsing at chain ng asupre.

At kapag ang isang halo ng fibrous at laminar allotrope ay nakuha mula sa amurphous sulfur, ginawa ang Crystex, isang komersyal na produkto na ginagamit para sa bulkanisasyon ng goma.

Maliit na allotropes

Bagaman naiwan silang huli, hindi sila mas mahalaga (o kawili-wili) kaysa sa mga allotropes ng mas mataas na molekular na masa. Ang mga S ₂ at S _{3 na mga} molekula ay ang sulfurized na bersyon ng O ₂ at O ₃ . Sa una, dalawang asupre ng asupre ay sinamahan ng isang dobleng bono, S = S, at sa pangalawa ay may tatlong mga atomo na may mga resonans na istraktura, S = SS.

Parehong S ₂ at S ₃ ay malagkit. Ang S _{3 ay} nagpapakita ng isang kulay na seresa. Parehong may sapat na materyal na bibliographic sa bawat takip ng isang indibidwal na artikulo.

Pagsasaayos ng electronic

Ang pagsasaayos ng elektron para sa atom ng asupre ay:

3s ² 3p ⁴

Maaari itong makakuha ng dalawang elektron upang makumpleto ang valence octet, at sa gayon ay mayroong isang oksihenasyon na estado na -2. Gayundin, maaari itong mawala ang mga electron, na nagsisimula sa dalawa sa mga orbit na 3p nito, ang estado ng oksihenasyon na +2; kung nawalan ka ng dalawang higit pang mga electron, na walang laman ang kanilang mga 3p orbitals, ang iyong oksihenasyon ay magiging +4; at kung nawala mo ang lahat ng mga electron, magiging +6 ito.

Pagkuha

Mineralogical

Ang sulfur ay bahagi ng maraming mineral. Kabilang sa mga ito ay pyrite (FeS ₂ ), galena (PbS), covellite (CuS), at iba pang mineral na sulfate at sulfide. Sa pamamagitan ng pagproseso ng mga ito, hindi lamang ang mga metal ay maaaring makuha, kundi pati na rin ang asupre pagkatapos ng isang serye ng mga reaksyon ng reduktibo.

Maaari rin itong makuha sa isang dalisay na paraan sa mga bulkan na bulkan, kung saan habang tumataas ang temperatura ay natutunaw ito at bumagsak; At kung mahuli ito ng apoy, magiging parang namumula na gabi sa gabi. Sa pamamagitan ng napakahirap na paggawa, at napakahirap na pisikal na paggawa, ang asupre ay maaaring ani gaya ng madalas gawin sa Sicily.

Ang sulphur ay maaari ding matagpuan sa ilalim ng lupa ng mga mina, na ginawa upang magpahitit ng sobrang init na tubig upang matunaw ito at ilipat ito sa ibabaw. Ang proseso ng pagkuha na ito ay kilala bilang Proseso ng Frasch, na kasalukuyang maliit.

Langis

Ngayon ang karamihan sa asupre ay nagmula sa industriya ng langis, dahil ang mga organikong compound nito ay bahagi ng komposisyon ng langis ng krudo at ang pinino na derivatives.

Kung ang isang krudo o pino na produkto ay mayaman sa asupre at sumailalim sa hydrodesulfurization, ilalabas nito ang malaking halaga ng H ₂ S (mabaho gas na amoy tulad ng mga bulok na itlog):

RSR + 2 H ₂ → 2 RH + H ₂ S

Ang H ₂ S ay pagkatapos ay ginagamot sa kemikal sa proseso ng Claus, na naisaayos sa mga sumusunod na mga equation ng kemikal:

3 O ₂ + 2 H ₂ S → 2 KAYA ₂ + 2 H ₂ O

KAYA ₂ + 2 H ₂ S → 3 S + 2 H ₂ O

Aplikasyon

Ang ilan sa mga gamit para sa asupre ay binanggit sa ibaba at sa pangkalahatang paraan:

- Ito ay isang mahalagang elemento para sa parehong mga halaman at hayop. Ito ay naroroon sa dalawang amino acid: cysteine ​​at methionine.

- Ito ang hilaw na materyal para sa sulpuriko acid, isang tambalang kasangkot sa paghahanda ng hindi mabilang na mga produktong komersyal.

- Sa industriya ng parmasyutiko ginagamit ito para sa synthesis ng mga derivatives ng asupre, ang penicillin ay ang pinakamahusay na kilala sa mga halimbawa.

- Pinapayagan ang bulkanisasyon ng mga basurahan sa pamamagitan ng pagkakaugnay sa mga polymeric chain na may mga bon ng SS.

- Ang dilaw na kulay nito at ang mga mixtures kasama ang iba pang mga metal ay ginagawang kanais-nais sa industriya ng pigment.

- Ang halo-halong may isang tulagay na matrix, tulad ng buhangin at bato, konkreto at asupre na aspalto ay inihanda upang palitan ang aspalto.

Mga panganib at pag-iingat

Ang sulfur mismo ay hindi nakakapinsala, hindi nakakalason na sangkap, at wala rin itong posibilidad na walang panganib, maliban kung tumugon ito upang mabuo ang iba pang mga compound. Ang mga sulfate salt ay hindi mapanganib at maaaring hawakan nang walang pangunahing pag-iingat. Hindi ito ang kaso, gayunpaman, kasama ang mga nakakalasing na derivatives: KAYA ₂ at H ₂ S, kapwa lubos na nakakalason.

Kung ito ay nasa likido na yugto, maaari itong maging sanhi ng mga malubhang pagkasunog. Kung nalunok ito sa maraming dami maaari itong ma-trigger ang paggawa ng H ₂ S sa mga bituka. Kung hindi, hindi ito kumakatawan sa anumang peligro para sa mga ngumunguya nito.

Sa pangkalahatang mga term, ang asupre ay isang ligtas na elemento na hindi nangangailangan ng napakaraming pag-iingat, maliban na iwasan ito mula sa apoy at malakas na mga ahente ng oxidizing.

Mga Sanggunian

1. Shiver & Atkins. (2008). Diorganikong kimika. (Ikaapat na edisyon). Mc Graw Hill.
2. Laura Crapanzano. (2006). Polymorphism ng asupre: Istruktura at Dinamikong Aspekto. Pisika .Université Joseph-Fourier - Grenoble I. Ingles. fftel-00204149f
3. Wikipedia. (2019). Mga Allotropes ng asupre. Nabawi mula sa: en.wikipedia.org
4. Meyer Beat. (1976). Elemental asupre. Mga Review sa Chemical, Tomo 76, Hindi.
5. Doug Stewart. (2019). Sulfur Element Facts. Chemicool. Nabawi mula sa: chemicool.com
6. Donald W. Davis at Randall A. Detro. (2015). Kasaysayan ng Sulfur. Georgia Gulf Sulfur Corporation. Nabawi mula sa: georgiagulfsulfur.com
7. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (Enero 11, 2019). 10 Kagiliw-giliw na Sulfur Facts. Nabawi mula sa: thoughtco.com
8. Boone, C .; Bond, C .; Hallman, A .; Jenkins, J. (2017). Sulfur General Fact Sheet; National Pesticide Information Center, Oregon State University Extension Services. npic.orst.edu