DODATNE OPISNE LASTNOSTI

·         Žveplo je rumena trdna snov sestavljena iz molekul S₈. Nahaja se v vrsti alotropskhi modifikacijah, ki prehajajo ena v drugo v odvisnodti od termodinamskih pogojev (temperature):

·         α-žveplo (ortorombsko); rumeni, krhki kristali, brez vonja in okusa, netopni v vodt, topni pa so v ogljikovem disulfidu (CS₂);

·         β-žveplo (monoklinsko); brezbarvne, kristalne iglice;

·         λ-žveplo ; svetlorumena, malo viskozna talina; nastane pri segrevanju β-žvepla nad 119˚C in je prav tako kot trdni modifikaciji sestavljeno iz cikličnih molekul S₈.

·         μ-žveplo ; rdečerjava, viskozna talina; pri višji temperaturi se obroči odprejo v verige, ki pa se v nadaljnem segrevanju sprimejo v daljše verige.

Prehajajo modifikacij med sabo: α-žveplo ⇔ β-žveplo in λ-žveplo ⇔μ-žveplo

·         Izotopi :

·         Zgodovina elementa :

·         letnica odkritja : /

·         kdo je odkril : /

·         kako je bil odkrit : Mediteranski narodi so ga poznali že v antiki (nahajališča samorodnega žvepla na Siciliji in v Grčiji). Iz latinskega imena za žveplo sulfur se izvajajo mnoga imena za žveplove spojine (sulfidi, sulfati, …). Grki so pripisovali žveplu religiozni pomen in ga imenovali teion - božanski. Slovensko ime je izpeljano iz nemškega imena der Schwefel.

NAHAJALIŠČE

Deloma je samorodno - vulkanskega izvora , ki se pridobiva na Siciliji, v Severni Ameriki in na Poljskem. Mnogao pa ga je kemijsko vezanega v sulfidih in sulfatih(VI), v premogu, nafti in beljakovinah (karotin v dlakah in perju, kožne beljakovine). Najpomembnejši minerali v rudah so:

• sulfidi ; pirit (FeS₂), halkopirit (CuFeS₂), sfalerit (ZnS), galenit (PbS)
• sulfati(VI) ; sadra (CaSO₄ x 2H₂O), barit (BaSO₄), Glauberjeva sol (Na₂SO₄ x 10H₂O)

PRIDOBIVANJE

Taljenje trdnega žvepla iz kamnim z vodno paro. Surpvo žveplo čistijo z destilacijo pri hitrem ohlajanju pare dobijo sublimirano žveplo v obliki finega prahu (žveplov cvet).Frasch-ev postopek - iztaljevanja elementarnega žvepla;

Odstranjevanje žvepla iz uplinjenih in razplinjenih produktov premoga (vodni, svetilni plin) z zrakom v prisotnosti aktivnega oglja : 2 H₂S + O₂ --> 2 H₂O + 2 S ;ali pa s čistilnim sredstvom, ki vsebuje Fe(OH)₃

Z vpihavanjem SO₂ skozi generator z vročim koksom, pri čemer lovimo nastale pare žvepla.

SO₂ + C --> CO₂ + S

UPORABA

Uporablja se za sinteze nekaterih kemikalij: ogljikovega disulfide, žveplove kisline, natrijevega tiosulfata , žveplovih barvil, za ultramarine. Velike količine žvepla se uporabljajo v gumarski industriji pri vulkanizaciji kavčuka. Uporablja pa se za zdravljenje kožnih obolenj.

SPOJINE ELEMENTA

Vodikov sulfid - H₂S ; brezbarven plin z vonjem po gnilih jajcih, ki ja zelo strupen za človeka že v zelo majhnih koncentracijah (0,08 vol% je smrtna po 5-10 min; blokira encine, pomembne za dihanje).

Gori z modrm plamenom po naslednji reakciji: 2H₂S + 3 O₃ -->2 H₂O + 2 SO₂ . Ob nepopolnem zgorevanju se na hladni površini izloča elementarno žveplo: 2H₂S + O₃ --> 2 H₂O + 2 S .

V vodi je le malo topen, pri tem pa dobimo "žveplovodikovo kislino" , ki na zraku počasi pomotni. Nastala kislina je zelo šibka in je reducent.

Nahaja se v žveplovih vrelcih, vulkanskih parah in zemeljskem plinu, pri gnijočih beljakovinah.

V industrijskem merilu se pridobiva z izolacijo iz vodnega, mestnega, koksarniškega in neočiščenega sinteznega plina.

V laboratorijih, kjer se uporablja kot reagent za ločbe in za pridobivanje žvepla, pa ga pripravljamo iz žvepla in parafina s segrevanjem, iz vodika in tekočega žvepla, ter iz železovega(II) sulfida in klorovodikove kisline: FeS + HCl --> FeCl₂ + H₂S

Sulfidi (soli vodikovega sulfida); sulfidi težkih kovin so pomembne rude (Ag₂S, PbS, ZnS, HgS, ..), s praženjem jih pretvorimo v njihove okside: 2 PbS + 3 O₂ -->2 PbO + 2 SO₂ . V vodi so topni le alkalijsli, zemelskoalkalijski in amonijev sulfid. Pri obarjanju nastanejo značilno obarvane oborine: črna (Ag₂S, PbS, HgS, CuS, FeS, NiS, CoS), rjava (SnS, Bi₂S₃,), rumena (CdS), bela (MnS)

OKSIDI:

Žveplov dioksid - SO₂ ;brezbarven, težak plin jedkega vonja, draži dihala, ni vnetljiv, v vodi se dobro raztaplja in pri tem nastane žveplova(IV) kislina. Je srednje močan reducent in se uporablja kot belilno sredstvo in za dezinfekcijo vinskih sodov. Največ se ga uporabi pri predelavi v SO₃ in H₂SO₄.

Dobimo ga na več načinov: pri zgorevanju žvepla ali vodikovega sulfida v zraku : S + O₂ -->SO₂ ;

s praženjem pirita : 2 FeS₂ + 5/2 O₂ -->Fe₂O₃ + 4 SO₂ ; v laboratoriju pa ga pridobivamo z močnimi kislinami in natrijevega hidrogen sulfata(IV): NaHSO₃ + H₂SO₄ --> NaHSO₄ + H₂O + SO₂.

Žveplov trioksid - SO₃ ; je bela hlapna snov, ki močno reagira z vodo. Iz plinske faze (monomer) se izkristalizirajo igličasti kristali (verige). Je anhidrid žveplove kisline: SO₃(s) + H₂O(l) --> H₂SO₄(aq)

V laboratoriji ga pridobivamo s termičnim razkrojem žveplove(VI) kisline in sulfatov(VI):

H₂SO₄ --> H₂O + SO₃ , ali pa s segrevanje hidrogensulfatov:

2 MHSO₄ --> M₂S₂O₇ + H₂O --> H₂SO₄ + SO₃ --> M₂O + 2 SO₃ (M - enovalentn kovinski ion). Pridobim pa ga lahko tudi s katalitsko oksidacijo žveplovega dioksida: 2 SO₂ + O₂ --> 2 SO₃ ali pa pri destilaciji oleuma, ki ima visoko vsebnost SO₃ .

Dižveplov oksid - S₂O ; nastane pri razelektritvi v pari S in SO₂ : S + SO₂ --> S₂O ; Je brezbarven plin in dispoporcionira : S₂O + 2 H₂O --> H₂S + H₂SO₄

Dižveplov trioksid - S₂O₃ ; nastane pri reakciji žvepla s tekočim trioksidom: S + SO₃ --> S₂O₃ ; Je modro zelena trdna neobstojna snov.

Trižveplov heptaoksid - S₂O₇ ; nastane pri reakciji med žveplovim dioksidom in kisikom oz. ozonom pod vplivom tihe razelektritve: 2 SO₂ + O₃ --> S₂O₇ ; Je neobstojna oljnata tekočina; je anhidrrid peroksidžveplove kisline: S₂O₇ + H₂O --> H₂S₂O₈ ;

Žveplov tetraoksid - SO₄ ; dobimo pri reakciji zmesi žveplovega dioksida in kisika, ki je aktivirana s tiho razelektritvijo: SO₂ + O₂ --> SO₄ ; je neobstojen in razpade: 2 SO₄ --> S₂O₇ + O ;

OKSO SPOJINE:

Žveplova(IV) kislina - H₂SO₃ ; je vodna raztopina SO₂, ki je v ravnotežju s svojimi produkti in je zato obstojna samo v vodnih raztopinah: SO₂ + H₂O --> H₂SO₃ ; Je šibka do srednje močna kislina in z bazami tvori soli sulfate(IV) : HSO₃^- + H₂O --> H₃O⁺ + SO₃^2- ;Kislina zlahka prehaja v žveplovo(VI) kislino, pri tem pa reducira druge snovi:

Sulfati(VI) ali tudi sulfiti ; razen alkalijskih so slabo topni;Močnejše oz. manj hlapne kisline jih reducirajo do SO₂. Zaradi njihovih reduktivnih lastnosti jih uporabljajo, zlasti natrijev sulfit (Na₂SO₃), za razvijalce filmov in v prehrambeni industriji, v papirni industriji pa se uporabljajo hidrogensulfiti Ca(HSO₃)₂ in Na HSO₃.

Žveplova(VI) kislina - H₂SO₄ ; Brezbarvna, oljnata tekočina brez vonja, čista pri povišani temperaturi oddaja žveplov trioksid. Je zelo higroskopna in je zato primerna za sušenje raznih plinov (razen amoniaka!). Pri razredčevanju se močno segreje, zato moramo paziti, da VEDNO MED MEŠANJEM NALIVAMO KISLINO V VODO, NIKOLI OBRATNO! Je zelo močna, dvobazna kislina , ki disocira že v precej koncentriranih raztopinah: HSO₄^- --> H⁺ + SO₄^2- . Kislina je težko hlapna in zelo močna, izriva mnoge kisline iz njihovih soli : CaF₂ + H₂SO₄ --> CaSO₄ + 2HF ; V razredčeni kislini se raztapljajo kovine z negativnim redoks potencialom (so manj plemenite kot vodik), nastaja vodik.

Ker je od kemikalij zelo širokega spektra uporabe, jo proizvedejo tudi v zelo velikih količinah. Najpomembnejši postopek pridobivanja je tako imenovani »kontaktni postopek«.

V prvi stopnji se najprej sintetizira žveplov dioksid. Lahko ga pridobimo na tri načine:

·         S praženjem sulfidnih rud (npr. pirita) : 4 FeS₂ + 11 O₂ --> 2 Fe₂O₃ + 8 SO₂

·         Razkroj sadre ali anhidrata (Műller-Kűhnejev postopek): CaSO₄ + C −^1400°C--> 2CaO + SO₂ + CO₂

·         Sežiganje žvepla : S + O₂ --> SO₂

V drugi stopnji se vrši oksidacija žveplovega oksida, ki pa lahko poteka:

·         S kontaktnim postopkom (približno 80% svetovne proizvodnje): Zmes žveplovega dioksida in zraka vodimo pri 450°C preko katalizatorja (Pt-azbest ali V₂O₅) v kontrolno peč, po reakciji : 2SO₂ + O₂ <--> 2SO₃ , nastane bela megla žveplovega trioksida. Ta se v absorbcijskih kolonah veže s koncentrirano žveplovo(IV) kislino v dižveplovo(IV) kislino: SO₃ + H₂SO₄ --> H₂S₂O₇ . Iz te z razrečenjem nastane brezvodna žveplova(VI) kislina: H₂S₂O₇ + H₂O --> 2 H₂SO₄ ;

·         Nitrozni postopek(nastaja razredčena kislina): Plinast SO₃ vodijo v Gloverjev stolp, kjer doteka nitroza, žveplova(VI) kislina, ki vsebuje dušikove okside (najpomembnejši je nitrozni hidrogensulfat(VI) - (NO)HSO₄ ). Ta reagira z delom vročega žveplovega dioksida, žveplova(VI) kislina in NO₂. nastala je 80% kislina - tudi imenovana Gloverjeva kislina.

H₂SO₄ sodi med najpomembnejše kemijske surovine. Uporablja se pri izdelavi umetnih mas (viskozna, poliamidna vlakna), gnojil, eksplozivov, pralnih sredstev, emulgatorjev, nekaterih barvil, zdravil, sulfatov, estrov, estrov, za rafinacijo mineralnih olj,luženje kovin, za galvanske elektrolite in za svinčene akumulatorje ipd.

Sulfati(VI) ; Kalcijev, stroncijev, svinčev in barijev sulfat(VI) so v vodi zelo slabo topni - skoraj netopni. Večina drugih se v vodi zelo dobro topi. Pomembni:

Glauberjeva sol - Na₂SO₄*10H₂O; grenka sol - Mg SO₄*7H₂O; amonijev sulfat(VI) - (NH₄)₂SO₄; Minerali : sadra (Ca SO₄* 2H₂O), anhidrit (Ca SO₄), kizerit (Mg SO₄*H₂O), težec (barit - BaSO₄), celestin (SrSO₄), Mohrova sol - (NH₄)₂SO₄*FeSO₄*6H₂O

·         Galice: sulfati(VI) dvovalentnih kovin s kristalno vodo;

Železov(II) sulfat(VI) heptahidrat ….FeSO₄*7H₂O….zelena galica

Bakrov(II) sulfat(VI) pentahidrat …..CuSO₄*5H₂O….modra galica

Cinkov(II) sulfat(VI) heptahidrat …..ZnSO₄*7H₂O…..bela galica

Kobaltov(II) sulfat(VI) heptahidrat …CoSO₄*7H₂O….rdeč

Nikljev(II) sulfat(VI) heptahidrat …...NiSO₄*7H₂O…..smaragdnozelen

·         Galuni: so dvojni sulfati(VI) s splošno formulo Me^I₂SO₄*Me^III₂(SO₄)₃*24H₂O

Kalijev aluminijev(III) sulfat(VI) 24hidrat … K₂SO₄*Al₂(SO₄)₃*24H₂O … aluminijev galun

Kalijev kromov(III) sulfat(VI) 24hidrat ……. K₂SO₄*Cr₂(SO₄)₃*24H₂O … kromov galun

Kalijev železov(III) sulfat(VI) 24hidrat ……. K₂SO₄*Fe₂(SO₄)₃*24H₂O … železov galun

Me^I - enovalentna kovina ali ion: K, NH₄, Rb, Cs

Me^III - treivalentna kovina: Cr, Al, Fe

Tiožveplova kislina - H₂S₂O₃ ; obstojna le pri nizkih temperaturah. Njene soli, tiosulfati(VI), nastanejo pri segrevanju suspenzije žvepla in raztopin sulfatov(IV): Na₂SO₃ + S --> H₂S₂O₃

Žveplova(II) kislina - H₂SO₂ ; (sulfoksilna kislina); soli: sulfat(II) (sulfoksilati);

Dižveplova(III) kislina - H₂S₂O₄ ; (ditionska kislina); kot kislina ni znana. Pomemben je natrijev disulfat(III) - Na₂S₂O₄, močan oksidant, ki ga uporabljamo za barvanje tkanin, pri pripravi jedkanic in pri razbarvanju;

Dižveplova(V) kislina - H₂S₂O₆ ; (ditinova kislina); soli: disulfati(V) (ditionati) ; nastane z oksidacijo žveplovega dioksida ali sulfatnega(IV) iona: 2SO₂(aq) + MnO₂(s) --> Mn²⁺(aq) + S₂O₆^2-(aq)

V razredčenem stanju močna kislina sicer dispoporcionira: H₂S₂O₆ --> H₂SO₄ + SO₂ ;obstojnejše pa so njene soli: Na₂S₂O₆ --> Na₂SO₄ + SO₂ ;

Dižveplova(VI) kislina - H₂S₂O₇ ; oblika, v kateri je vezan prebitni žveplov trioksid na žveplovo(VI) kislino - ali drugače Oleum ali »kadeča se žveplova kislina«. Disulfati(VI) nastanejo s segrevanjem hidrigensulfatov(VI). Odsotnost oleuma pomeni odsotnost SO₃ v žveplovi(VI) kislini.

Dižveplov diklorid - S₂Cl₂ ; nastane iz elementov s segrevanjem. Je oranžnordeča dušeča tekočina, neprijetnega vonja, ki se na vlažnem zraku zelo kadi.Uporablja se za vulkanizacijo kavčuka.

Žveplov heksafluorid - SF₆ ; je brezbarvni plin brez vonja, nereaktiven. Uporabljajo ga (v plinski obliki) kot električni izolator.

Sulfurilov klorid - SO₂Cl₂ ; je klorid žveplove(VI) kisline. Brezbarven, draži na kašelj, na zraku tvori belo meglo, z vod pa energično reagira: SO₂Cl₂ + 2 H₂O --> H₂SO₄ + 2 HCl

Ogljikov disulfide - CS₂ ; brezbarvna, strupena tekočina, v vodi netopna, pri sobni temperaturi zelo izhlapeva; Topi maščobe, smole, kavčuk, fosfor, žveplo in jod. Je zelo vnetljiva; pri gorenju (modri plamen) nastajata žveplov dioksid in ogljikov dioksid: CS₂ + 3 O₂ --> CO₂ + 2 SO₂ ;

V Petrokemiji se pridobiva iz metana (ali zemeljskega plina) in žveplovih par katalitsko pri 600°C: CH₄ + 4 S --> CS₂ + 2 H₂S ; Pridobimo pa ga lahko tudi iz koksa (z veliko ogljika) in žveplovih par pri 900°C: C + 2 S --> CS₂ ;

Uporablja se za pridobivanje viskoze, sredstev za flotacijo, tetraklorometan in za dezinfekcijo tal.

ZANIMIVOSTI