Enxofre é um dos elementos mais comuns da crosta terrestre. Na maioria das vezes, é encontrado na composição de minerais contendo metais além dele. Os processos que ocorrem quando o ponto de ebulição e o ponto de fusão do enxofre são atingidos são muito interessantes. Analisaremos esses processos, bem como as dificuldades a eles associadas, neste artigo. Mas primeiro, vamos mergulhar na história da descoberta desse elemento.
Histórico
Na sua forma nativa, assim como na composição dos minerais, o enxofre é conhecido desde a antiguidade. Nos textos gregos antigos, o efeito venenoso de seus compostos no corpo humano é descrito. O dióxido de enxofre liberado durante a combustão de compostos desse elemento pode de fato ser mortal para as pessoas. Por volta do século VIII, o enxofre começou a ser usado na China para fazer misturas pirotécnicas. Não admira, porque é neste país que se acredita que a pólvora foi inventada.
Mesmo no antigo Egito, as pessoas conheciam um método de torrar minério contendo enxofre baseado em cobre. Foi assim que o metal foi extraído. O enxofre escapou na forma de gás venenoso SO2.
Apesar de ser famoso desde a antiguidade, o conhecimento do que é o enxofre, veio graças ao trabalho do naturalista francês AntoineLavoisier. Foi ele quem estabeleceu que é um elemento, e seus produtos de combustão são óxidos.
Aqui está uma breve história do conhecimento das pessoas com este elemento químico. A seguir, falaremos em detalhes sobre os processos que ocorrem nas entranhas da terra e que levam à formação do enxofre na forma em que está agora.
Como surge o enxofre?
Há um equívoco comum de que esse elemento é mais frequentemente encontrado em sua forma nativa (ou seja, pura). No entanto, isso não é bem verdade. O enxofre nativo é mais frequentemente encontrado como uma inclusão em outro minério.
No momento, existem várias teorias sobre a origem do elemento em sua forma mais pura. Eles sugerem uma diferença no tempo de formação do enxofre e dos minérios em que ele é intercalado. A primeira, a teoria da singênese, pressupõe a formação de enxofre junto com minérios. Segundo ela, algumas bactérias que vivem no oceano reduziram os sulfatos da água a sulfeto de hidrogênio. Este último, por sua vez, surgiu, onde, com a ajuda de outras bactérias, foi oxidado a enxofre. Ela caiu no fundo, misturada com lodo, e posteriormente eles juntos formaram minério.
A essência da teoria da epigênese é que o enxofre no minério foi formado mais tarde do que ele. Existem vários ramos aqui. Falaremos apenas da versão mais comum dessa teoria. Consiste nisso: a água subterrânea, fluindo através de acumulações de minérios de sulfato, é enriquecida com eles. Então, passando por campos de petróleo e gás, os íons sulfato são reduzidos a sulfeto de hidrogênio devido aos hidrocarbonetos. O sulfeto de hidrogênio, subindo à superfície, é oxidadooxigênio atmosférico em enxofre, que se instala nas rochas, formando cristais. Esta teoria encontrou recentemente mais e mais confirmações, mas a questão da química dessas transformações permanece em aberto.
Do processo de origem do enxofre na natureza, passemos às suas modificações.
Alotropia e polimorfismo
Enxofre, como muitos outros elementos da tabela periódica, existe na natureza em várias formas. Em química, eles são chamados de modificações alotrópicas. Há enxofre rômbico. Seu ponto de fusão é um pouco menor que o da segunda modificação: monoclínica (112 e 119 graus Celsius). E eles diferem na estrutura das células elementares. O enxofre rômbico é mais denso e estável. Pode, quando aquecido a 95 graus, entrar em uma segunda forma - monoclínica. O elemento que estamos discutindo tem análogos na tabela periódica. O polimorfismo de enxofre, selênio e telúrio ainda está sendo discutido pelos cientistas. Eles têm uma relação muito próxima entre si, e todas as modificações que eles formam são muito semelhantes.
E então vamos analisar os processos que ocorrem durante a fusão do enxofre. Mas antes de começar, você deve mergulhar um pouco na teoria da estrutura da rede cristalina e nos fenômenos que ocorrem durante as transições de fase da matéria.
Do que é feito um cristal?
Como você sabe, no estado gasoso, a substância está na forma de moléculas (ou átomos), movendo-se aleatoriamente no espaço. em matéria líquidasuas partículas constituintes são agrupadas, mas ainda têm uma liberdade de movimento bastante grande. Em um estado sólido de agregação, tudo é um pouco diferente. Aqui o grau de ordem aumenta até seu valor máximo e os átomos formam uma rede cristalina. Claro, existem flutuações nele, mas elas têm uma amplitude muito pequena, e isso não pode ser chamado de movimento livre.
Qualquer cristal pode ser dividido em células elementares - tais compostos consecutivos de átomos que se repetem em todo o volume do composto da amostra. Aqui vale esclarecer que tais células não são uma rede cristalina, e aqui os átomos estão localizados dentro do volume de uma determinada figura, e não em seus nós. Para cada cristal, eles são individuais, mas podem ser divididos em vários tipos principais (singonia) dependendo da geometria: triclínico, monoclínico, rômbico, romboédrico, tetragonal, hexagonal, cúbico.
Vamos analisar brevemente cada tipo de reticulado, pois eles são divididos em várias subespécies. E vamos começar com como eles podem diferir um do outro. Em primeiro lugar, estas são as razões dos comprimentos dos lados e, em segundo lugar, o ângulo entre eles.
Assim, a singonia triclínica, a mais baixa de todas, é uma rede elementar (paralelogramo), na qual todos os lados e ângulos não são iguais entre si. Outro representante da chamada categoria inferior de singonias é a monoclínica. Aqui, dois cantos da célula têm 90 graus e todos os lados têm comprimentos diferentes. O próximo tipo pertencente à categoria mais baixa é a singonia rômbica. Tem três lados desiguais, mas todos os ângulos da figurasão iguais a 90 graus.
Vamos para a categoria do meio. E seu primeiro membro é a singonia tetragonal. Aqui, por analogia, é fácil adivinhar que todos os ângulos da figura que ela representa são iguais a 90 graus, e também dois dos três lados são iguais entre si. O próximo representante é a singonia romboédrica (trigonal). É aqui que as coisas ficam um pouco mais interessantes. Este tipo é definido por três lados iguais e três ângulos iguais, mas não retos.
A última variante da categoria do meio é a singonia hexagonal. Há ainda mais dificuldade em defini-lo. Esta opção é construída em três lados, dois dos quais são iguais e formam um ângulo de 120 graus, e o terceiro está em um plano perpendicular a eles. Se pegarmos três células da singonia hexagonal e juntá-las umas às outras, obteremos um cilindro com base hexagonal (é por isso que tem esse nome, porque "hexa" em latim significa "seis").
Bem, o topo de todas as singonias, tendo simetria em todas as direções, é cúbico. Ela é a única pertencente à categoria mais alta. Aqui você pode adivinhar imediatamente como pode ser caracterizado. Todos os ângulos e lados são iguais e formam um cubo.
Então, terminamos a análise da teoria sobre os principais grupos de singonias, e agora vamos falar mais detalhadamente sobre a estrutura de várias formas de enxofre e as propriedades que se seguem disso.
A estrutura do enxofre
Como já mencionado, o enxofre possui duas modificações: rômbica e monoclínica. Após a seção sobre teoriaCertamente ficou claro como eles diferem. Mas a questão toda é que, dependendo da temperatura, a estrutura da rede pode mudar. Todo o ponto está no próprio processo de transformações que ocorrem quando o ponto de fusão do enxofre é atingido. Então a rede cristalina é completamente destruída e os átomos podem se mover mais ou menos livremente no espaço.
Mas voltemos à estrutura e às características de uma substância como o enxofre. As propriedades dos elementos químicos dependem em grande parte de sua estrutura. Por exemplo, o enxofre, devido às peculiaridades da estrutura cristalina, possui a propriedade de flutuação. Suas partículas não são molhadas pela água, e as bolhas de ar aderidas a elas as puxam para a superfície. Assim, o enxofre em pedaços flutua quando imerso em água. Esta é a base para alguns métodos de separação deste elemento de uma mistura de similares. E então vamos analisar os principais métodos de extração desse composto.
Produção
Enxofre pode ocorrer com diferentes minerais e, portanto, em diferentes profundidades. Dependendo disso, diferentes métodos de extração são escolhidos. Se a profundidade for rasa e não houver acúmulos de gases no subsolo que interfiram na mineração, o material é lavrado por método aberto: as camadas de rocha são removidas e, encontrando minério contendo enxofre, são enviadas para processamento. Mas se essas condições não forem atendidas e houver perigos, o método do poço é usado. Ele precisa atingir o ponto de fusão do enxofre. Para isso, são utilizadas instalações especiais. Um aparelho para derreter enxofre em pedaços neste método é simplesmente necessário. Mas sobre este processo - um poucomais tarde.
Em geral, ao extrair enxofre de qualquer forma, há um alto risco de envenenamento, porque na maioria das vezes são depositados sulfeto de hidrogênio e dióxido de enxofre, que são muito perigosos para os seres humanos.
Para entender melhor as desvantagens e vantagens de um método específico, vamos nos familiarizar com os métodos de processamento de minério contendo enxofre.
Extração
Aqui também existem vários truques baseados em propriedades completamente diferentes do enxofre. Entre elas estão térmica, extração, vapor-água, centrífuga e filtração.
Os mais comprovados deles são térmicos. Eles se baseiam no fato de que os pontos de ebulição e fusão do enxofre são menores do que os dos minérios com os quais ele se "casa". O único problema é que consome muita energia. Para manter a temperatura, era necessário queimar parte do enxofre. Apesar de sua simplicidade, esse método é ineficaz e as perdas podem atingir um recorde de 45%.
Estamos seguindo o ramo do desenvolvimento histórico, então estamos passando para o método de vapor-água. Ao contrário dos métodos térmicos, esses métodos ainda são usados em muitas fábricas. Curiosamente, eles são baseados na mesma propriedade - a diferença no ponto de ebulição e ponto de fusão do enxofre daqueles para metais associados. A única diferença é como o aquecimento ocorre. Todo o processo ocorre em autoclaves - instalações especiais. Ali é fornecido minério de enxofre enriquecido contendo até 80% do elemento extraído. Então, sob pressão, a água quente é bombeada para a autoclave.vapor. Aquecendo até 130 graus Celsius, o enxofre derrete e é removido do sistema. Obviamente, as chamadas caudas permanecem - partículas de enxofre flutuando na água formadas devido à condensação do vapor de água. Eles são removidos e colocados de volta no processo, pois também contêm muito do elemento que precisamos.
Um dos métodos mais modernos - centrifugar. By the way, foi desenvolvido na Rússia. Em suma, sua essência é que o derretimento de uma mistura de enxofre e minerais com o qual o acompanha é imerso em uma centrífuga e gira em alta velocidade. A rocha mais pesada tende para longe do centro devido à força centrífuga, enquanto o próprio enxofre permanece mais alto. Em seguida, as camadas resultantes são simplesmente separadas umas das outras.
Existe outro método que também é usado na produção até hoje. Consiste em separar o enxofre dos minerais através de filtros especiais.
Neste artigo, consideraremos exclusivamente métodos térmicos para extrair um elemento que sem dúvida é importante para nós.
Processo de fusão
O estudo da transferência de calor durante a fusão do enxofre é uma questão importante, pois esta é uma das formas mais econômicas de extrair esse elemento. Podemos combinar os parâmetros do sistema durante o aquecimento e precisamos calcular sua combinação ideal. É para isso que é realizado um estudo de transferência de calor e uma análise das características do processo de fusão do enxofre. Existem vários tipos de instalações para este processo. A caldeira de fusão de enxofre é uma delas. Obtendo o item que você está procurando com este produto- apenas um ajudante. No entanto, hoje existe uma instalação especial - um aparelho para derreter o enxofre em pedaços. Pode ser efetivamente usado na produção para produzir enxofre de alta pureza em grandes quantidades.
Para o propósito acima, em 1890, foi inventada uma instalação que permite que o enxofre seja derretido em profundidade e bombeado para a superfície usando um tubo. Seu design é bastante simples e eficaz em ação: dois tubos estão localizados um no outro. O vapor superaquecido a 120 graus (ponto de fusão do enxofre) circula pelo tubo externo. A extremidade do tubo interno atinge os depósitos do elemento que precisamos. Quando aquecido pela água, o enxofre começa a derreter e sair. Tudo é bem simples. Na versão moderna, a instalação contém outro tubo: está dentro do tubo com enxofre, e o ar comprimido passa por ele, o que faz com que o derretimento suba mais rápido.
Existem vários outros métodos, e um deles atinge o ponto de fusão do enxofre. Dois eletrodos são abaixados no subsolo e uma corrente é passada através deles. Como o enxofre é um dielétrico típico, ele não conduz corrente e começa a ficar muito quente. Assim, ele derrete e com a ajuda de um tubo, como no primeiro método, é bombeado. Se eles querem enviar enxofre para a produção de ácido sulfúrico, então ele é incendiado no subsolo e o gás resultante é retirado. É ainda oxidado a óxido de enxofre (VI), e então dissolvido em água, obtendo-se o produto final.
Analisamos a fusão do enxofre, a fusão do enxofre e os métodos de sua extração. Agora é hora de descobrir por que métodos tão complexos são necessários. De fato, a análise do processo de fusão de enxofre esistema de controle de temperatura é necessário para limpar bem e aplicar efetivamente o produto final da extração. Afinal, o enxofre é um dos elementos mais importantes que desempenham um papel fundamental em muitas áreas da nossa vida.
Aplicativo
Não faz sentido dizer onde os compostos de enxofre são usados. É mais fácil dizer onde eles não se aplicam. O enxofre é encontrado em qualquer borracha e produtos de borracha, no gás que é fornecido às residências (aí é necessário identificar um vazamento, caso ocorra). Estes são os exemplos mais comuns e simples. De fato, as aplicações de enxofre são inúmeras. Listá-los todos é simplesmente irreal. Mas se nos comprometemos a fazer isso, verifica-se que o enxofre é um dos elementos mais essenciais para a humanidade.
Conclusão
Neste artigo, você aprendeu qual é o ponto de fusão do enxofre, por que esse elemento é tão importante para nós. Se você está interessado neste processo e em seu estudo, provavelmente aprendeu algo novo para si mesmo. Por exemplo, estas podem ser características da fusão de enxofre. Em qualquer caso, não há limite para a perfeição, e o conhecimento dos processos que ocorrem na indústria não interferirá em nenhum de nós. Você pode continuar dominando independentemente os meandros tecnológicos dos processos de extração, extração e processamento de enxofre e outros elementos contidos na crosta terrestre.
