Enxofre é um elemento químico bastante comum na natureza (décimo sexto em conteúdo na crosta terrestre e sexto nas águas naturais). Existem tanto enxofre nativo (o estado livre do elemento) quanto seus compostos.
Enxofre na natureza
Entre os minerais naturais de enxofre mais importantes estão pirita de ferro, esfalerita, galena, cinábrio, antimonite. O Oceano Mundial contém principalmente na forma de sulfatos de cálcio, magnésio e sódio, que causam a dureza das águas naturais.
Como é obtido o enxofre?
A extração de minérios de enxofre é realizada por diferentes métodos. A principal forma de obter enxofre é fundindo-o diretamente no campo.
A mineração a céu aberto envolve o uso de escavadeiras para remover as camadas de rocha que cobrem o minério de enxofre. Após esmagar as camadas de minério por explosões, elas são enviadas para a fundição de enxofre.
Na indústria, o enxofre é obtido como subproduto de processos em fornos de fundição, durante o refino de petróleo. Está presente em grandes quantidades no gás natural (comodióxido de enxofre ou sulfeto de hidrogênio), cuja extração é depositada nas paredes do equipamento utilizado. O enxofre finamente disperso capturado do gás é utilizado na indústria química como matéria-prima para a produção de diversos produtos.
Esta substância também pode ser obtida a partir do dióxido de enxofre natural. Para isso, é utilizado o método Claus. Consiste na utilização de "poços de enxofre" nos quais o enxofre é desgaseificado. O resultado é um enxofre modificado amplamente utilizado na indústria de asf alto.
Principais modificações alotrópicas do enxofre
Enxofre tem alotropia. Um grande número de modificações alotrópicas é conhecido. Os mais famosos são o rômbico (cristalino), o monoclínico (acicular) e o enxofre plástico. As duas primeiras modificações são estáveis, a terceira se torna rômbica quando solidificada.
Propriedades físicas que caracterizam o enxofre
Moléculas de modificações ortorrômbicas (α-S) e monoclínicas (β-S) contêm 8 átomos de enxofre cada, que são conectados em um ciclo fechado por ligações covalentes simples.
Em condições normais, o enxofre tem uma modificação rômbica. É uma substância cristalina sólida amarela com densidade de 2,07 g/cm3. Derrete a 113°C. A densidade do enxofre monoclínico é 1,96 g/cm3, seu ponto de fusão é 119,3 °C.
Quando derretido, o enxofre se expande e se torna um líquido amarelo que fica marrom a 160 °C etransforma-se numa massa viscosa castanha escura quando atinge cerca de 190 °C. Em temperaturas acima deste valor, a viscosidade do enxofre diminui. A cerca de 300 °C, passa novamente para um estado líquido fluido. Isso se deve ao fato de que, durante o aquecimento, o enxofre polimeriza, aumentando o comprimento da cadeia com o aumento da temperatura. E quando a temperatura atinge mais de 190°C, observa-se a destruição das unidades poliméricas.
Quando o enxofre fundido é resfriado naturalmente em cadinhos cilíndricos, forma-se o chamado enxofre em pedaços - cristais rômbicos de tamanhos grandes, tendo uma forma distorcida na forma de octaedros com faces ou cantos parcialmente "cortados".
Se a substância fundida for submetida a resfriamento rápido (por exemplo, usando água fria), pode-se obter enxofre plástico, que é uma massa elástica semelhante a borracha de cor marrom ou vermelho escuro com densidade de 2,046 g /cm3. Essa modificação, em contraste com a rômbica e a monoclínica, é instável. Gradualmente (ao longo de várias horas) ele muda de cor para amarelo, torna-se quebradiço e se transforma em um rômbico.
Quando o vapor de enxofre (altamente aquecido) é congelado com nitrogênio líquido, forma-se sua modificação roxa, que é estável em temperaturas abaixo de -80 °C.
O enxofre praticamente não se dissolve no meio aquático. No entanto, é caracterizado por uma boa solubilidade em solventes orgânicos. Mau condutor de eletricidade e calor.
O ponto de ebulição do enxofre é 444,6 °C. O processo de ebulição é acompanhado pela liberação de vapores amarelo-alaranjado, constituídos principalmente por moléculas S8, que, após aquecimento posterior, dissociam-se, resultando na formação de formas de equilíbrio S 6, S4 e S2. Além disso, quando aquecidas, grandes moléculas se decompõem e, em temperaturas acima de 900 graus, os pares consistem praticamente apenas em moléculas S2, dissociando-se em átomos a 1500 ° С.
Quais são as propriedades químicas do enxofre?
Enxofre é um não metal típico. quimicamente ativo. As propriedades oxidantes-redutoras do enxofre são manifestadas em relação a uma variedade de elementos. Quando aquecido, combina facilmente com quase todos os elementos, o que explica sua presença obrigatória em minérios metálicos. As exceções são Pt, Au, I2, N2 e gases inertes. Os estados de oxidação que o enxofre exibe nos compostos são -2, +4, +6.
As propriedades do enxofre e do oxigênio fazem com que ele queime no ar. O resultado dessa interação é a formação de anidridos sulfurosos (SO2) e sulfúricos (SO3), que são usados para produzir enxofre e sulfúrico ácidos.
À temperatura ambiente, as propriedades redutoras do enxofre se manifestam apenas em relação ao flúor, na reação com a qual se forma o hexafluoreto de enxofre:
S + 3F2=SF6.
Quando aquecido (na forma de derretimento) interage com cloro, fósforo, silício, carbono. Como resultado das reações com o hidrogênio, além do sulfeto de hidrogênio, forma sulfanos combinados com umfórmula H2SX.
As propriedades oxidantes do enxofre são observadas ao interagir com metais. Em alguns casos, reações bastante violentas podem ser observadas. Como resultado da interação com os metais, formam-se sulfetos (compostos sulfurosos) e polissulfetos (metais polisulfurosos).
Quando aquecido por muito tempo, reage com ácidos oxidantes concentrados, oxidando ao mesmo tempo.
Em seguida, considere as principais propriedades dos compostos de enxofre.
Dióxido de enxofre
Óxido de enxofre (IV), também chamado de dióxido de enxofre e anidrido sulfuroso, é um gás (incolor) com odor pungente e asfixiante. Tende a se liquefazer sob pressão à temperatura ambiente. SO2 é um óxido ácido. Caracteriza-se pela boa solubilidade em água. Nesse caso, forma-se um ácido sulfuroso fraco e instável, que existe apenas em solução aquosa. Como resultado da interação do dióxido de enxofre com álcalis, os sulfitos são formados.
Tem uma atividade química bastante alta. As mais pronunciadas são as propriedades químicas redutoras do óxido de enxofre (IV). Tais reações são acompanhadas por um aumento no estado de oxidação do enxofre.
As propriedades químicas oxidantes do óxido de enxofre aparecem na presença de agentes redutores fortes (como o monóxido de carbono).
Trióxido de enxofre
Trióxido de enxofre (anidrido sulfúrico) - o maior óxido de enxofre (VI). Em condições normais, é um líquido incolor e volátil com odor sufocante. Tem a capacidade de congelar a temperaturasabaixo de 16,9 graus. Neste caso, uma mistura de diferentes modificações cristalinas de trióxido de enxofre sólido é formada. As altas propriedades higroscópicas do óxido de enxofre fazem com que ele "fume" no ar úmido. Como resultado, são formadas gotículas de ácido sulfúrico.
sulfeto de hidrogênio
O sulfeto de hidrogênio é um composto químico binário de hidrogênio e enxofre. H2S é um gás venenoso incolor caracterizado por um sabor adocicado e um cheiro de ovo podre. Derrete a menos 86 °С, ferve a menos 60 °С. Termicamente instável. Em temperaturas acima de 400 °C, o sulfeto de hidrogênio se decompõe em S e H2. É caracterizado por boa solubilidade em etanol. É pouco solúvel em água. Como resultado da dissolução em água, forma-se ácido hidrosulfúrico fraco. O sulfeto de hidrogênio é um forte agente redutor.
Inflamável. Quando queima no ar, uma chama azul pode ser observada. Em altas concentrações, pode reagir com muitos metais.
Ácido sulfúrico
ácido sulfúrico (H2SO4) pode ter diferentes concentrações e purezas. No estado anidro, é um líquido oleoso, incolor e inodoro.
A temperatura na qual a substância derrete é 10 °C. O ponto de ebulição é 296°C. Dissolve-se bem em água. Quando o ácido sulfúrico é dissolvido, os hidratos são formados e uma grande quantidade de calor é liberada. O ponto de ebulição de todas as soluções aquosas empressão 760 mm Hg. Arte. ultrapassa 100°C. Um aumento no ponto de ebulição ocorre com um aumento na concentração do ácido.
As propriedades ácidas de uma substância se manifestam ao interagir com óxidos básicos e bases. H2SO4 é um ácido dibásico, devido ao qual pode formar tanto sulfatos (sais médios) quanto hidrossulfatos (sais ácidos), a maioria dos que são solúveis em água.
As propriedades do ácido sulfúrico são mais claramente manifestadas em reações redox. Isso se deve ao fato de que na composição do H2SO4 enxofre tem o maior estado de oxidação (+6). Um exemplo da manifestação das propriedades oxidantes do ácido sulfúrico é a reação com o cobre:
Cu + 2H2SO4 =CuSO4 + 2H 2O + SO2.
Enxofre: propriedades úteis
Enxofre é um oligoelemento essencial para os organismos vivos. É parte integrante dos aminoácidos (metionina e cisteína), enzimas e vitaminas. Este elemento participa na formação da estrutura terciária da proteína. A quantidade de enxofre quimicamente ligado contido nas proteínas varia de 0,8 a 2,4% em peso. O conteúdo do elemento no corpo humano é de cerca de 2 gramas por 1 kg de peso (ou seja, aproximadamente 0,2% é enxofre).
As propriedades úteis do microelemento dificilmente podem ser superestimadas. Protegendo o protoplasma do sangue, o enxofre é um auxiliar ativo do corpo na luta contra bactérias nocivas. A coagulação do sangue depende de sua quantidade, ou seja, o elemento ajudamanter um nível suficiente. O enxofre também desempenha um papel importante na manutenção dos valores normais da concentração da bílis produzida pelo organismo.
Muitas vezes referido como o "mineral da beleza" porque é essencial para manter a saúde da pele, unhas e cabelos. O enxofre tem a capacidade de proteger o corpo de vários tipos de impactos ambientais negativos. Isso ajuda a retardar o processo de envelhecimento. O enxofre limpa o corpo de toxinas e protege contra a radiação, o que é especialmente importante no momento atual, dada a situação ambiental atual.
Quantidades insuficientes de microelementos no corpo podem levar a uma excreção deficiente de toxinas, imunidade e vitalidade reduzidas.
Enxofre é um participante da fotossíntese bacteriana. É um componente da bacterioclorofila e o sulfeto de hidrogênio é uma fonte de hidrogênio.
Enxofre: propriedades e aplicações industriais
O enxofre mais utilizado é para produzir ácido sulfúrico. Além disso, as propriedades desta substância permitem utilizá-la para a vulcanização da borracha, como fungicida na agricultura e até como medicamento (enxofre coloidal). Além disso, o enxofre é usado para a produção de fósforos e composições pirotécnicas, faz parte das composições enxofre-betume para a produção de asf alto sulfuroso.
