Sulful este unul dintre cele mai comune elemente ale scoarței terestre. Cel mai adesea, se găsește în compoziția mineralelor care conțin metale în plus față de acesta. Sunt foarte interesante procesele care au loc când se atinge punctul de fierbere și punctul de topire al sulfului. Vom analiza aceste procese, precum și dificultățile asociate acestora, în acest articol. Dar mai întâi, să ne aruncăm în istoria descoperirii acestui element.
Istorie
În forma sa nativă, precum și în compoziția mineralelor, sulful este cunoscut încă din antichitate. În textele grecești antice, este descris efectul otrăvitor al compușilor săi asupra corpului uman. Dioxidul de sulf eliberat în timpul arderii compușilor acestui element poate fi într-adevăr mortal pentru oameni. În jurul secolului al VIII-lea, sulful a început să fie folosit în China pentru a face amestecuri pirotehnice. Nu e de mirare, pentru că în această țară se crede că a fost inventată praful de pușcă.
Chiar și în Egiptul antic, oamenii cunoșteau o metodă de prăjire a minereului care conținea sulf pe bază de cupru. Așa a fost extras metalul. Sulful a scăpat sub formă de gaz otrăvitor SO2.
În ciuda faptului că a fost faimos din cele mai vechi timpuri, cunoașterea a ceea ce este sulful a venit datorită lucrării naturalistului francez AntoineLavoisier. El a fost cel care a stabilit că este un element, iar produșii săi de ardere sunt oxizi.
Iată o istorie atât de scurtă a cunoașterii oamenilor cu acest element chimic. În continuare, vom vorbi în detaliu despre procesele care au loc în intestinele pământului și care conduc la formarea sulfului în forma în care se află acum.
Cum apare sulful?
Există o concepție greșită comună că acest element se găsește cel mai adesea în forma sa nativă (adică pură). Cu toate acestea, acest lucru nu este chiar adevărat. Sulful nativ se găsește cel mai adesea ca o includere în alte minereuri.
În acest moment, există mai multe teorii cu privire la originea elementului în forma sa cea mai pură. Ei sugerează o diferență între timpul de formare a sulfului și minereurile în care este intercalat. Prima, teoria singenezei, presupune formarea sulfului împreună cu minereurile. Potrivit ei, unele bacterii care trăiesc în ocean au redus sulfații din apă la hidrogen sulfurat. Acesta din urmă, la rândul său, s-a ridicat, unde, cu ajutorul altor bacterii, a fost oxidat la sulf. Ea a căzut la fund, s-a amestecat cu nămol și, ulterior, împreună au format minereu.
Esența teoriei epigenezei este că sulful din minereu s-a format mai târziu decât el însuși. Sunt mai multe ramuri aici. Vom vorbi doar despre cea mai comună versiune a acestei teorii. Constă în aceasta: apa subterană, care curge prin acumulări de minereuri sulfatate, este îmbogățită cu acestea. Apoi, trecând prin câmpurile de petrol și gaze, ionii de sulfat sunt reduși la hidrogen sulfurat datorită hidrocarburilor. Hidrogenul sulfurat, urcând la suprafață, este oxidatoxigenul atmosferic la sulf, care se depune în roci, formând cristale. Această teorie a găsit recent din ce în ce mai multe confirmări, dar problema chimiei acestor transformări rămâne deschisă.
Din procesul de origine a sulfului în natură, să trecem la modificările acestuia.
Alotropie și polimorfism
Sulful, la fel ca multe alte elemente ale tabelului periodic, există în natură sub mai multe forme. În chimie se numesc modificări alotropice. Există sulf rombic. Punctul său de topire este oarecum mai scăzut decât cel al celei de-a doua modificări: monoclinic (112 și 119 grade Celsius). Și diferă în structura celulelor elementare. Sulful rombic este mai dens și mai stabil. Când este încălzit la 95 de grade, poate intra într-o a doua formă - monoclinic. Elementul despre care discutăm are analogi în tabelul periodic. Polimorfismul sulfului, seleniului și telurului este încă discutat de oamenii de știință. Au o relație foarte strânsă unul cu celăl alt, iar toate modificările pe care le formează sunt foarte asemănătoare.
Și apoi vom analiza procesele care au loc în timpul topirii sulfului. Dar, înainte de a începe, ar trebui să vă plonjați puțin în teoria structurii rețelei cristaline și în fenomenele care apar în timpul tranzițiilor de fază ale materiei.
Din ce este făcut un cristal?
După cum știți, în stare gazoasă, substanța este sub formă de molecule (sau atomi), mișcându-se aleatoriu în spațiu. în materie lichidăparticulele sale constitutive sunt grupate, dar au totuși o libertate de mișcare destul de mare. Într-o stare solidă de agregare, totul este puțin diferit. Aici gradul de ordine crește până la valoarea sa maximă, iar atomii formează o rețea cristalină. Desigur, există fluctuații în el, dar au o amplitudine foarte mică, iar aceasta nu poate fi numită mișcare liberă.
Orice cristal poate fi împărțit în celule elementare - astfel de compuși consecutivi de atomi care se repetă pe întregul volum al compusului eșantion. Aici merită clarificat faptul că astfel de celule nu sunt o rețea cristalină, iar aici atomii sunt localizați în interiorul volumului unei anumite figuri și nu la nodurile sale. Pentru fiecare cristal, ele sunt individuale, dar pot fi împărțite în mai multe tipuri principale (syngonie) în funcție de geometrie: triclinic, monoclinic, rombic, romboedric, tetragonal, hexagonal, cubic.
Să analizăm pe scurt fiecare tip de zăbrele, deoarece acestea sunt împărțite în mai multe subspecii. Și să începem cu modul în care pot diferi unul de celăl alt. În primul rând, acestea sunt rapoartele lungimilor laturilor și, în al doilea rând, unghiul dintre ele.
Astfel, singonia triclinică, cea mai joasă dintre toate, este o rețea elementară (paralelogram), în care toate laturile și unghiurile nu sunt egale între ele. Un alt reprezentant al așa-numitei categorii inferioare de singonie este monoclinica. Aici, două colțuri ale celulei au 90 de grade și toate laturile au lungimi diferite. Următorul tip aparținând celei mai mici categorii este singonia rombică. Are trei laturi inegale, dar toate unghiurile figuriisunt egale cu 90 de grade.
Să trecem la categoria de mijloc. Iar primul său membru este singonia tetragonală. Aici, prin analogie, este ușor de ghicit că toate unghiurile figurii pe care o reprezintă sunt egale cu 90 de grade și, de asemenea, două dintre cele trei laturi sunt egale între ele. Următorul reprezentant este singonia romboedrică (trigonală). Aici lucrurile devin puțin mai interesante. Acest tip este definit de trei laturi egale și trei unghiuri care sunt egale, dar nu drepte.
Ultima variantă a categoriei de mijloc este singonia hexagonală. Există și mai multă dificultate în a-l defini. Această opțiune este construită pe trei laturi, dintre care două sunt egale și formează un unghi de 120 de grade, iar a treia este într-un plan perpendicular pe ele. Dacă luăm trei celule ale singoniei hexagonale și le atașăm una de ceal altă, vom obține un cilindru cu bază hexagonală (de aceea are un astfel de nume, deoarece „hexa” în latină înseamnă „șase”).
Ei bine, vârful tuturor singoniilor, având simetrie în toate direcțiile, este cubic. Ea este singura care aparține categoriei celei mai în alte. Aici puteți ghici imediat cum poate fi caracterizat. Toate unghiurile și laturile sunt egale și formează un cub.
Așadar, am terminat analiza teoriei asupra principalelor grupe de singonie, iar acum vom spune mai detaliat despre structura diferitelor forme de sulf și proprietățile care decurg din aceasta.
Structura sulfului
După cum sa menționat deja, sulful are două modificări: rombic și monoclinic. După secțiunea de teorieCu siguranță a devenit clar cum diferă. Dar ideea este că, în funcție de temperatură, structura rețelei se poate modifica. Întregul punct se află în chiar procesul de transformări care au loc atunci când se atinge punctul de topire al sulfului. Apoi, rețeaua cristalină este complet distrusă, iar atomii se pot mișca mai mult sau mai puțin liber în spațiu.
Dar să revenim la structura și caracteristicile unei astfel de substanțe precum sulful. Proprietățile elementelor chimice depind în mare măsură de structura lor. De exemplu, sulful, datorită particularităților structurii cristaline, are proprietatea de flotație. Particulele sale nu sunt umezite de apă, iar bulele de aer care aderă la ele le trag la suprafață. Astfel, sulful în bucăți plutește atunci când este scufundat în apă. Aceasta este baza pentru unele metode de separare a acestui element de un amestec de altele similare. Și apoi vom analiza principalele metode de extragere a acestui compus.
Producție
Sulful poate apărea cu diferite minerale și, prin urmare, la diferite adâncimi. În funcție de aceasta, se aleg diferite metode de extracție. Dacă adâncimea este mică și nu există acumulări de gaze în subteran care interferează cu minerit, atunci materialul este extras printr-o metodă deschisă: straturile de rocă sunt îndepărtate și, găsind minereu care conține sulf, acestea sunt trimise pentru prelucrare. Dar dacă aceste condiții nu sunt îndeplinite și există pericole, atunci se folosește metoda forajului. Trebuie să atingă punctul de topire al sulfului. Pentru aceasta se folosesc instalații speciale. Este pur și simplu necesar un aparat pentru topirea sulfului în bucăți în această metodă. Dar despre acest proces - puținmai târziu.
În general, atunci când se extrage sulf în orice mod, există un risc mare de otrăvire, deoarece cel mai adesea se depun hidrogen sulfurat și dioxid de sulf cu acesta, care sunt foarte periculoase pentru oameni.
Pentru a înțelege mai bine dezavantajele și avantajele unei anumite metode, să ne familiarizăm cu metodele de prelucrare a minereului care conține sulf.
Extractie
Și aici există mai multe trucuri bazate pe proprietăți complet diferite ale sulfului. Printre acestea se numără termică, extracție, abur-apă, centrifugă și filtrare.
Cele mai dovedite dintre ele sunt termice. Ele se bazează pe faptul că punctele de fierbere și de topire ale sulfului sunt mai mici decât cele ale minereurilor în care se „înconjoară”. Singura problemă este că consumă multă energie. Pentru a menține temperatura, era necesară arderea unei părți din sulf. În ciuda simplității sale, această metodă este ineficientă, iar pierderile pot atinge un record de 45 la sută.
Urmăm ramura dezvoltării istorice, așa că trecem la metoda abur-apă. Spre deosebire de metodele termice, aceste metode sunt încă folosite în multe fabrici. Destul de ciudat, ele se bazează pe aceeași proprietate - diferența dintre punctul de fierbere și punctul de topire al sulfului față de cele ale metalelor asociate. Singura diferență este modul în care are loc încălzirea. Întregul proces se desfășoară în autoclave - instalații speciale. Acolo este furnizat minereu de sulf îmbogățit care conține până la 80% din elementul extras. Apoi, sub presiune, apa fierbinte este pompată în autoclavă.aburi. Încălzind până la 130 de grade Celsius, sulful se topește și este îndepărtat din sistem. Desigur, așa-numitele cozi rămân - particule de sulf care plutesc în apă formate din cauza condensării vaporilor de apă. Ele sunt îndepărtate și reintroduse în proces, deoarece conțin și o mulțime din elementul de care avem nevoie.
Una dintre cele mai moderne metode - centrifuga. Apropo, a fost dezvoltat în Rusia. Pe scurt, esența sa este că topirea unui amestec de sulf și minerale cu care o însoțește este scufundată într-o centrifugă și se rotește cu viteză mare. Roca mai grea se îndepărtează de centru datorită forței centrifuge, în timp ce sulful în sine rămâne mai ridicat. Apoi, straturile rezultate sunt pur și simplu separate unul de celăl alt.
Există o altă metodă care este, de asemenea, folosită în producție până astăzi. Constă în separarea sulfului de minerale prin filtre speciale.
În acest articol, vom lua în considerare metode exclusiv termice pentru extragerea unui element care este, fără îndoială, important pentru noi.
Proces de topire
Studiul transferului de căldură în timpul topirii sulfului este o problemă importantă, deoarece aceasta este una dintre cele mai economice modalități de extragere a acestui element. Putem combina parametrii sistemului în timpul încălzirii și trebuie să calculăm combinația optimă a acestora. În acest scop, se efectuează un studiu al transferului de căldură și o analiză a caracteristicilor procesului de topire a sulfului. Există mai multe tipuri de instalații pentru acest proces. Cazanul de topire a sulfului este unul dintre ele. Obținerea articolului pe care îl căutați cu acest produs- doar un ajutor. Cu toate acestea, astăzi există o instalație specială - un aparat de topire a sulfului. Poate fi folosit eficient în producție pentru a produce sulf de în altă puritate în cantități mari.
În scopul de mai sus, în 1890, a fost inventată o instalație care permite topirea sulfului la adâncime și pomparea la suprafață cu ajutorul unei țevi. Designul său este destul de simplu și eficient în acțiune: două țevi sunt amplasate una în ceal altă. Prin conducta exterioară circulă aburul supraîncălzit la 120 de grade (punctul de topire al sulfului). Capătul conductei interioare ajunge la depozitele elementului de care avem nevoie. Când este încălzit de apă, sulful începe să se topească și să iasă. Totul este destul de simplu. În varianta modernă, instalația conține o altă țeavă: se află în interiorul țevii cu sulf, iar prin ea curge aer comprimat, ceea ce face ca topitura să se ridice mai repede.
Există mai multe metode, iar una dintre ele ajunge la punctul de topire al sulfului. Doi electrozi sunt coborâți în subteran și un curent este trecut prin ei. Deoarece sulful este un dielectric tipic, nu conduce curentul și începe să devină foarte fierbinte. Astfel, se topește și cu ajutorul unei țevi, ca în prima metodă, se pompează. Dacă vor să trimită sulf în producția de acid sulfuric, atunci acesta este incendiat în subteran și gazul rezultat este scos. Se oxidează în continuare la oxid de sulf (VI) și apoi se dizolvă în apă, obținându-se produsul final.
Am analizat topirea sulfului, topirea sulfului și metodele de extracție a acestuia. Acum este timpul să aflăm de ce sunt necesare metode atât de complexe. De fapt, analiza procesului de topire a sulfului șiSistemul de control al temperaturii este necesar pentru a curăța bine și pentru a aplica eficient produsul final al extracției. La urma urmei, sulful este unul dintre cele mai importante elemente care joacă un rol cheie în multe domenii ale vieții noastre.
Aplicație
Nu are sens să spunem unde sunt folosiți compușii cu sulf. Este mai ușor să spui unde nu se aplică. Sulful se găsește în orice cauciuc și produse din cauciuc, în gazul care este furnizat locuințelor (acolo este necesar să se identifice o scurgere dacă apare). Acestea sunt cele mai comune și simple exemple. De fapt, aplicațiile de sulf sunt nenumărate. A le enumera pe toate este pur și simplu nerealist. Dar dacă ne angajăm să facem acest lucru, se dovedește că sulful este unul dintre cele mai esențiale elemente pentru umanitate.
Concluzie
Din acest articol, ați aflat care este punctul de topire al sulfului, de ce acest element este atât de important pentru noi. Dacă ești interesat de acest proces și de studiul lui, atunci probabil că ai învățat ceva nou pentru tine. De exemplu, acestea pot fi caracteristici ale topirii sulfului. În orice caz, nu există limită pentru perfecțiune, iar cunoașterea proceselor care au loc în industrie nu va interfera cu niciunul dintre noi. Puteți continua în mod independent să stăpâniți complexitățile tehnologice ale proceselor de extracție, extracție și prelucrare a sulfului și a altor elemente conținute în scoarța terestră.
