גופרית היא יסוד כימי נפוץ למדי בטבע (השישי בתכולתו בקרום כדור הארץ והשישי במים טבעיים). יש גם גופרית מקומית (המצב החופשי של היסוד) וגם התרכובות שלו.
גופרית בטבע
בין מינרלי הגופרית הטבעיים החשובים ביותר הם פיריט ברזל, ספלריט, גלנה, צינבר, אנטימוניט. האוקיינוס העולמי מכיל בעיקר בצורת סידן, מגנזיום ונתרן סולפטים, הגורמים לקשיות המים הטבעיים.
איך מתקבלת גופרית?
מיצוי עפרות גופרית מתבצע בשיטות שונות. הדרך העיקרית להשיג גופרית היא להמיס אותה ישירות בשדה.
כריית בורות פתוחים כוללת שימוש בחופרים להסרת שכבות סלע המכסות את עפרות הגופרית. לאחר ריסוק שכבות העפרות על ידי פיצוצים, הן נשלחות לממסכת הגופרית.
בתעשייה, גופרית מתקבלת כתוצר לוואי של תהליכים בתנורי התכה, במהלך זיקוק נפט. הוא קיים בכמויות גדולות בגז טבעי (כמוגופרית דו חמצנית או מימן גופרתי), שהחילוץ שלו מופקד על קירות הציוד המשמש. הגופרית המפוזרת דק הנלכדת מהגז משמשת בתעשייה הכימית כחומר גלם לייצור מוצרים שונים.
ניתן להשיג את החומר הזה גם מגופרית דו-חמצנית טבעית. לשם כך משתמשים בשיטת קלאוס. הוא מורכב משימוש ב"בורות גופרית" שבהם מוציאים את הגופרית. התוצאה היא גופרית שונה בשימוש נרחב בתעשיית האספלט.
שינויים אלוטרופיים עיקריים של גופרית
לגופרית יש אלוטרופיה. ידוע על מספר רב של שינויים אלוטרופיים. המפורסמים ביותר הם גופרית מעוין (גבישית), מונוקלינית (אציקולרית) וגופרית פלסטית. שני השינויים הראשונים יציבים, השלישי הופך למעוין כאשר הוא מתמצק.
מאפיינים פיזיים המאפיינים גופרית
מולקולות של שינויים אורתורהומביים (α-S) ומונוקליניים (β-S) מכילים 8 אטומי גופרית כל אחד, המחוברים במחזור סגור בקשרים קוולנטיים בודדים.
בתנאים רגילים, לגופרית יש שינוי מעוין. זהו חומר גבישי מוצק צהוב עם צפיפות של 2.07 גרם/ס"מ3. נמס ב-113 מעלות צלזיוס. הצפיפות של גופרית מונוקלינית היא 1.96 גרם/ס"מ3, נקודת ההיתוך שלה היא 119.3 מעלות צלזיוס.
כאשר הוא נמס, הגופרית מתרחבת והופכת לנוזל צהוב שהופך חום ב-160 מעלות צלזיוסהופך למסה חומה כהה צמיגה כשהיא מגיעה לכ-190 מעלות צלזיוס. בטמפרטורות מעל ערך זה, צמיגות הגופרית יורדת. בערך 300 מעלות צלזיוס, הוא עובר שוב למצב נוזלי. זאת בשל העובדה שבמהלך החימום, גופרית מתפלמרה, ומגדילה את אורך השרשרת עם עליית הטמפרטורה. וכאשר הטמפרטורה מגיעה ליותר מ-190 מעלות צלזיוס, נצפה הרס של יחידות פולימר.
כאשר נמס הגופרית מתקרר באופן טבעי בכור היתוך גלילי, נוצר מה שנקרא גופרית גוש - גבישים מעוינים בגדלים גדולים, בעלי צורה מעוותת בצורת אוקטהדרונים עם פנים או פינות "חתוכים" חלקית.
אם החומר המותך נתון לקירור מהיר (לדוגמה, באמצעות מים קרים), ניתן להשיג גופרית פלסטית, שהיא מסה דמוית גומי אלסטית בצבע חום או אדום כהה בצפיפות של 2.046 גרם /cm 3. שינוי זה, בניגוד למעוין ולמונוקליני, אינו יציב. בהדרגה (במשך מספר שעות) הוא משנה את צבעו לצהוב, הופך שביר והופך למעוין.
כאשר אדי גופרית (מחוממים מאוד) מוקפאים עם חנקן נוזלי, נוצר השינוי הסגול שלו, שיציב בטמפרטורות מתחת למינוס 80 מעלות צלזיוס.
גופרית כמעט ואינה מתמוססת בסביבה המימית. עם זאת, הוא מאופיין במסיסות טובה בממיסים אורגניים. מוליך גרוע של חשמל וחום.
נקודת הרתיחה של גופרית היא 444.6 מעלות צלזיוס.תהליך הרתיחה מלווה בשחרור אדים כתומים-צהובים, המורכבים בעיקר ממולקולות S8, אשר בחימום לאחר מכן מתנתקות, וכתוצאה מכך נוצרות צורות שיווי משקל S 6, S4 ו-S2. יתר על כן, כאשר מחוממות, מולקולות גדולות מתפרקות, ובטמפרטורות מעל 900 מעלות, הזוגות מורכבים למעשה רק ממולקולות S2, מתפרקות לאטומים ב-1500° С.
מהן התכונות הכימיות של גופרית?
גופרית היא לא מתכת טיפוסית. פעיל כימית. חמצון-תכונות מצמצמות של גופרית באות לידי ביטוי ביחס למגוון יסודות. כשהוא מחומם, הוא משתלב בקלות עם כמעט כל האלמנטים, מה שמסביר את נוכחותו החובה בעפרות מתכת. החריגים הם Pt, Au, I2, N2 וגזים אינרטים. החמצון קובע שמוצגי גופרית בתרכובות הם -2, +4, +6.
התכונות של גופרית וחמצן גורמות לו להישרף באוויר. התוצאה של אינטראקציה זו היא היווצרות של אנהידרידים גופרתיים (SO2) וגופריתיים (SO3), המשמשים לייצור גופרתיים וגופרתיים. חומצות.
בטמפרטורת החדר, התכונות המפחיתות של הגופרית באות לידי ביטוי רק ביחס לפלואור, בתגובה שאיתה נוצר הגופרית הקספלואוריד:
S + 3F2=SF6.
בעת חימום (בצורה של נמס) יש אינטראקציה עם כלור, זרחן, סיליקון, פחמן. כתוצאה מתגובות עם מימן, בנוסף למימן גופרתי, הוא יוצר סולפאנים בשילוב עםנוסחה H2SX.
תכונות החמצון של גופרית נצפו בעת אינטראקציה עם מתכות. במקרים מסוימים ניתן להבחין בתגובות אלימות למדי. כתוצאה מאינטראקציה עם מתכות, נוצרים סולפידים (תרכובות גופריתיות) ופוליסולפידים (מתכות רב גופריתיות).
כאשר הוא מחומם במשך זמן רב, הוא מגיב עם חומצות מחמצנות מרוכזות, מתחמצן בו-זמנית.
לאחר מכן, שקול את התכונות העיקריות של תרכובות גופרית.
גופרית דו-חמצנית
תחמוצת גופרית (IV), הנקראת גם דו תחמוצת הגופרית ואנהידריד גופרית, הוא גז (חסר צבע) בעל ריח חריף וחונק. הוא נוטה להתנזל תחת לחץ בטמפרטורת החדר. SO2 הוא תחמוצת חומצה. הוא מאופיין במסיסות טובה במים. במקרה זה נוצרת חומצה גופרתית חלשה ולא יציבה, הקיימת רק בתמיסה מימית. כתוצאה מהאינטראקציה של דו תחמוצת הגופרית עם אלקליות, נוצרים סולפיטים.
יש לו פעילות כימית גבוהה למדי. הבולטות ביותר הן התכונות הכימיות המפחיתות של תחמוצת הגופרית (IV). תגובות כאלה מלוות בעלייה במצב החמצון של גופרית.
התכונות הכימיות המחמצנות של תחמוצת הגופרית מופיעות בנוכחות חומרים מפחיתים חזקים (כגון פחמן חד-חמצני).
סולפור טריאוקסיד
גופרית טריאוקסיד (אנhydride גופרית) - תחמוצת הגופרית הגבוהה ביותר (VI). בתנאים רגילים, מדובר בנוזל חסר צבע, נדיף, בעל ריח מחניק. בעל יכולת להקפיא בטמפרטורותמתחת ל-16.9 מעלות. במקרה זה, נוצרת תערובת של שינויים גבישיים שונים של טריאוקסיד גופרית מוצק. התכונות ההיגרוסקופיות הגבוהות של תחמוצת הגופרית גורמות לו "לעשן" באוויר לח. כתוצאה מכך, נוצרות טיפות של חומצה גופרתית.
מימן גופרתי
מימן גופרתי הוא תרכובת כימית בינארית של מימן וגופרית. H2S הוא גז רעיל חסר צבע המאופיין בטעם מתקתק ובריח של ביצים רקובות. הוא נמס במינוס 86 מעלות צלזיוס, רותח במינוס 60 מעלות צלזיוס. לא יציב תרמית. בטמפרטורות מעל 400 מעלות צלזיוס, מימן גופרתי מתפרק ל-S ו-H2. הוא מאופיין במסיסות טובה באתנול. הוא מסיס בצורה גרועה במים. כתוצאה מהתמוססות במים נוצרת חומצה הידרוסופרית חלשה. מימן גופרתי הוא חומר מפחית חזק.
דליק. כאשר הוא בוער באוויר, ניתן להבחין בלהבה כחולה. בריכוזים גבוהים, הוא יכול להגיב עם מתכות רבות.
חומצה גופרתית
חומצה גופרתית (H2SO4) יכולה להיות בריכוז ובטוהר שונים. במצב נטול מים, זהו נוזל שמנוני חסר צבע, חסר ריח.
הטמפרטורה שבה החומר נמס היא 10 מעלות צלזיוס. נקודת הרתיחה היא 296 מעלות צלזיוס. זה מתמוסס היטב במים. כאשר חומצה גופרתית מומסת, נוצרים הידרטים, ומשתחררת כמות גדולה של חום. נקודת הרתיחה של כל התמיסות המימיות בלחץ 760 מ מ כספית. אומנות. עולה על 100 מעלות צלזיוס. עלייה בנקודת הרתיחה מתרחשת עם עלייה בריכוז החומצה.
התכונות החומציות של חומר באות לידי ביטוי בעת אינטראקציה עם תחמוצות ובסיסים בסיסיים. H2SO4 היא חומצה דו-בסיסית, שבגללה היא יכולה ליצור גם סולפטים (מלחים בינוניים) וגם הידרוסולפטים (מלחים חומציים), רובם שהם מסיסים במים.
התכונות של חומצה גופרתית מתבטאות בצורה הברורה ביותר בתגובות חיזור. זאת בשל העובדה שבהרכב של H2SO4 לסולפור יש את מצב החמצון הגבוה ביותר (+6). דוגמה לביטוי של תכונות החמצון של חומצה גופרתית היא התגובה עם נחושת:
Cu + 2H2SO4 =CuSO4 + 2H 2O + SO2.
סולפור: מאפיינים שימושיים
גופרית היא יסוד קורט החיוני לאורגניזמים חיים. זהו חלק בלתי נפרד מחומצות אמינו (מתיונין וציסטאין), אנזימים וויטמינים. יסוד זה לוקח חלק ביצירת המבנה השלישוני של החלבון. כמות הגופרית הכרוכה כימית הכלול בחלבונים נעה בין 0.8 ל-2.4% לפי משקל. תכולת היסוד בגוף האדם היא כ-2 גרם לכל ק ג משקל (כלומר, כ-0.2% הוא גופרית).
בקושי ניתן להפריז בתכונות השימושיות של המיקרו-אלמנט. הגנה על פרוטופלזמה בדם, גופרית היא עוזר פעיל של הגוף במאבק נגד חיידקים מזיקים. קרישת הדם תלויה בכמות שלו, כלומר האלמנט עוזרלשמור על רמה מספקת. לגופרית יש גם תפקיד חשוב בשמירה על הערכים הנורמליים של ריכוז המרה המיוצר על ידי הגוף.
מכונה לעתים קרובות "מינרל היופי" מכיוון שהוא חיוני לשמירה על בריאות העור, הציפורניים והשיער. לגופרית יש את היכולת להגן על הגוף מפני סוגים שונים של השפעות סביבתיות שליליות. זה עוזר להאט את תהליך ההזדקנות. גופרית מנקה את הגוף מרעלים ומגינה מפני קרינה, מה שחשוב במיוחד בזמן הנוכחי, לאור המצב הסביבתי הנוכחי.
כמויות לא מספקות של מיקרו-אלמנטים בגוף עלולה להוביל להפרשה לקויה של רעלים, להפחתת חסינות וחיוניות.
סולפור משתתף בפוטוסינתזה של חיידקים. זהו מרכיב של בקטריוכלורופיל, ומימן גופרתי הוא מקור למימן.
גופרית: מאפיינים ויישומים תעשייתיים
הגופרית הנפוצה ביותר היא לייצור חומצה גופרתית. כמו כן, תכונותיו של חומר זה מאפשרות להשתמש בו לגיפור של גומי, כקוטל פטריות בחקלאות, ואף כתרופה (גופרית קולואידית). בנוסף, גופרית משמשת לייצור גפרורים והרכבים פירוטכניים, היא חלק מהרכבי הגופרית-ביטומן לייצור אספלט גופרית.
