Početna za: SUMPOR, S  

SPOJEVI, DOBIVANJE I UPORABA

Dobivanje sumpora:

Elementarni sumpor dobiva se iz svojih nalazišta u kojima se nalazi u elementarnom stanju i iz svojih spojeva. Iz nalazišta sumpor se dobiva tzv. Fraschovim postupkom i staljivanjem iz kamenja u specijalnim pećima, tzv. kalkaronima i fornima. Iz spojeva sumpor se dobiva oksidacijom sumporovodika (H2S) po Clausovu postupku i redukcijom sumporovog(IV)-oksida (SO2) vrućim koksom. 
Fraschov postupak za dobivanje sumpora koristi se za naslage smještene 200 m ispod površine pod naslagom pijeska gdje je kopanje nemoguće. Ovim postupkom dobiva se danas više od 80% svjetske proizvodnje sumpora. Postupak se sastoji u tome da se do ležišta sumpora probije čelična cijev u kojoj su koaksijalno smještene još dvije cijevi. Kroz vanjsku cijev najvećeg promjera tlači se pregrijana vodena para ili voda temperature oko 165°C koja prodire u sumporno ležište gdje rastali sumpor i utiskuje ga u srednju cijev. Kroz unutarnju cijev tlači se vruć komprimirani zrak pod tlakom od 4 Mpa (40 atm) pomoću kojega se rastaljeni sumpor srednjom cijevi diže prema površini u pjenastoj smjesi s vodom. Ovako dobiveni sumpor je za tehničke potrebe dovoljno čist (98 - 99,5%) i ne mora se pročišćavati.

Dobivanje sumpora staljivanjem kamenja bio je glavni postupak u prošlom stoljeću, a danas se vrlo rijetko koristi pa ga nećemo posebno opisivati. Princip je taj da se kamenje sa sadržajem sumpora pretaljuje u posebnim pećima s povezanim komorama (fornima), a iz polazne sirovine na taj se način ekstrahira najviše 80% početnog sadržaja sumpora.

Dobivanje sumpora oksidacijom H2S po Clausovu postupku uvedeno je 1882. g. Postupak se svodi na spaljivanje trećine H2S i oksidacija preostalog H2S nastalim SO2. U ovom postupku kao katalizatori koriste se boksit, aktivni ugljen ili crveni mulj (Fe(OH)3). Reakcije koje pritom teku su:

H2S(g) + 1,5O2(g) -> H2O(g) + SO2(g)

2H2S(g) + SO2(g) -> 3S(l) + 2H2O(g)

Dobiveni rastaljeni sumpor vrlo je čist (99,5%).


Svojstva i upotreba sumpora:

U čistom stanju sumpor je krutina svijetlo-žute boje bez okusa i mirisa. Slab je vodič elektriciteta i topline, a trenjem se nabija negativnim statičkim elektricitetom. Najistaknutije svojstvo elementarnog sumpora je sposobnost stvaranja jake, jednostruke kovalentne veze između vlastitih atoma (-S-S-). Sumpor se javlja u velikom broju čvrstih, tekućih i plinovitih alotropskih modifikacija. Pri sobnoj temperaturi stabilan je jedino čvrsti tzv. rompski sumpor (alfa-sumpor) čija se molekula sastoji od osam prstenasto povezanih atoma sumpora. Ovaj sumpor je netopljiv u vodi, teško je topljiv u alkoholu i eteru, slabo topljiv u benzenu, a lako je topljiv u ugljikovom(IV)-sulfidu (CS2) i ugljikovom(IV)-kloridu (CCl4). Rompski sumpor zagrijavanjem pri temperaturi 95,5°C prelazi u monoklinski sumpor (beta-sumpor) koji također ima prstenaste molekule S8. Monoklinski sumpor je lako topljiv u CS2 i javlja se u više oblika s manjim molekulama, kao gama-sumpor, ro-sumpor i delta-sumpor. Taljevina beta-sumpora (kojem je talište pri 119°C) sadrži lambda, mi i pi modifikacije sumpora u dinamičkoj ravnoteži. alfa-sumpor se sastoji od molekula S8 i topljiv je u CS2. pi-sumpor sastoji se od molekula S4, a mi-sumpor je tamnosmeđa tekućina koja nastaje pri 160°C, a sastoji se dugih lanaca sumporovih atoma i netopljiv je u CS2. Naglim hlađenjem gustog, rastaljenog sumpora dobiva se amorfni ili plastični sumpor koji se sastoji od dugog niza sumporovih atoma. Vrenjem sumpora pri temperaturi 444,6°C nastaju pare koje su smjesa molekula od dvoatomnih S2 do S8. Nastala para je najprije narančasto-žuta i sadrži molekule S8, pri 500°C je crvena (sadrži molekule S6). Iznad 500°C je svjetlija, a pri 650°C je slamnato-žuta (sadrži molekule S2). Naglim hlađenjem para sumpora dobiva se sumporni cvijet.

Sumpor je reaktivan element. Već kod umjereno povišene temperature izravno se spaja s gotovo svim elementima, osim s jodom, dušikom, telurijem, iridijem, zlatom, platinom i plemenitim plinovima. Stajanjem na vlažnom zraku slabo se okdisira, a zagrijavanjem na zraku zapali se i izgara modrim plamenom dajući SO2. Postojan je prema djelovanju klorovodične i sumporne kiseline. Dušična i klorovodična kiselina u prisutnosti oksidacijskih sredstava prevode sumpor u sumpornu kiselinu. Elementarni sumpor vrlo je teško topljiv u tjelesnim tekućinama ljudi i životinja, ali relativno lako reagira s proteinima stvarajući sumporovodik. Koloidni sumpor aktivniji je od kristalnih oblika i nadražuje kožu, osobito očne kapke.

Najviše elementamog sumpora (oko 90% svjetske proizvodnje) upotrebljava se za proizvodnju sumporne kiseline koja je polazna sirovina za dobivanje brojnih drugih kemikalija i proizvoda (vidi: Spojevi sumpora). Ostatak proizvedenih količina koristi se za vulkanizaciju kaučuka i u proizvodnji gume, emajla, baruta, šibica, umjetnih tvari ("tiokol"), organskih boja i sumpornih spojeva (CS2, S2Cl2 itd.). Koristi se i kao fungicid u poljoprivredi te u medicini za liječenje nekih kožnih bolesti. 


Spojevi sumpora:

Kako se sumpor spaja sa skoro svim elementima, broj njegovih spojeva vrlo je velik. S metalima, tj. elementima niske elektronegativnosti, sumpor stvara ionsku kemijsku vezu i ima oksidacijski broj -2. U većini svojih spojeva sumpor je vezan kovalentnom vezom, a stvara spojeve u kojima ima oksidacijski broj: -2, -1, +1, +2, +3, +4 i +6. Kemija sumporovih spojeva dosta je opsežna pa će se ovdje navesti samo manji broj karakterističnih spojeva:

-Sumporovodik (H2S) otrovan je plin neugodna mirisa po trulim jajima koji otapanjem u vodi daje sulfidnu (sumporovodičnu) kiselinu. S velikom većinom metala (ZnS, FeS CuS, PbS, Bi2S3, Ag2S itd.) daje soli sulfide. Sumporovodik ima veliku primjenu kao laboratorijski reagens u analitičkoj kemiji jer je do različite mjere, ovisno o pH-vrijednosti otopine, topljiv u mnogobrojnim sulfidima. 

-Disulfidi (persulfidi), npr.natrijev disulfid (Na2S2) i drugi polisulfidi, opće su formule M2Sn gdje je M alkalijski metal ili vodik. Dobivaju se djelovanjem HCI na otopinu alkalijskih polisulfida. Vodikov persulfid ima strukturu H-S-S-H s duljinom S-S veze 205 pm.

-Spojevi sumpora s kisikom dvovalentni su spojevi s po dvije kovalentne veze i dva para nesparenih elektrona. Pored njih, sumpor hibridizacijom d-orbitala stvara spojeve oksidacijskog broja +4 i +6. Polisumporovi oksidi imaju opću formulu S8-16 O2 i stvaraju se u reakciji sumporovog(IV)-oksida i sumporovodika.

-Sumporov(IV)-oksid (SO2 plin je neugodna, bockava mirisa koji nastaje gorenjem sumpora ili njegovih spojeva u zraku ili kisiku. Molekula O-S-O je nesimetrična (slično molekuli vode) s kutom o-s veza 119,5°. Vrlo je jak reducens, a otapanjem u vodi daje sumporastu kiselinu (H2SO3).

-Sumporov(VI)-oksid (SO3) otapanjem u vodi daje sumpornu kiselinu (H2SO4) koja ima izuzetnu kemijsko-tehnološku primjenu.

-Sumporna kiselina (H2SO4) bezbojna je uljasta tekućina i jedan od najvažnijih proizvoda kemijske industrije. Upotrebljava se najviše za umjetna gnojiva (50%), u kemijskoj industriji (20%), za boje (5%), u proizvodnji željeza i čelika (3%), u petrokemijskoj industriji (2%) i ostalim industrijama kao što su tekstilna, kožarska i prehrambena (koja troši oko 15% proizvodnje). Sumporna kiselina daje sol i sulfate i hidrogensulfate.

 Početna za: SUMPOR, S