Ang
Sulfur ay isa sa mga pinakakaraniwang elemento ng crust ng lupa. Kadalasan, ito ay matatagpuan sa komposisyon ng mga mineral na naglalaman ng mga metal bilang karagdagan dito. Ang mga prosesong nagaganap kapag naabot ang kumukulo at natutunaw na punto ng asupre ay lubhang kawili-wili. Susuriin namin ang mga prosesong ito, pati na rin ang mga paghihirap na nauugnay sa mga ito, sa artikulong ito. Ngunit una, sumisid muna tayo sa kasaysayan ng pagkatuklas ng elementong ito.
Kasaysayan
Sa katutubong anyo nito, gayundin sa komposisyon ng mga mineral, ang sulfur ay kilala mula pa noong unang panahon. Sa sinaunang mga tekstong Griyego, inilarawan ang nakakalason na epekto ng mga compound nito sa katawan ng tao. Ang sulfur dioxide na inilabas sa panahon ng pagkasunog ng mga compound ng elementong ito ay talagang nakamamatay sa mga tao. Sa paligid ng ika-8 siglo, nagsimulang gamitin ang asupre sa China upang gumawa ng mga pyrotechnic mixtures. No wonder, dahil dito sa bansang ito pinaniniwalaang naimbento ang pulbura.
Kahit sa sinaunang Egypt, alam ng mga tao ang isang paraan ng pag-ihaw ng mineral na naglalaman ng asupre batay sa tanso. Ganito ang pagmina ng metal. Nakatakas ang sulfur sa anyo ng nakalalasong gas SO2.
Sa kabila ng pagiging sikat mula noong sinaunang panahon, ang kaalaman sa kung ano ang asupre, ay dumating salamat sa gawa ng French naturalist na si AntoineLavoisier. Siya ang nagtatag na ito ay isang elemento, at ang mga produkto ng pagkasunog nito ay mga oxide.
Narito ang maikling kasaysayan ng pagkakakilala ng mga tao sa elementong kemikal na ito. Susunod, pag-uusapan natin nang detalyado ang tungkol sa mga prosesong nagaganap sa bituka ng lupa at humahantong sa pagbuo ng asupre sa anyo kung nasaan ito ngayon.
Paano nagkakaroon ng sulfur?
May karaniwang maling kuru-kuro na ang elementong ito ay madalas na matatagpuan sa kanyang katutubong (iyon ay, dalisay) na anyo. Gayunpaman, hindi ito lubos na totoo. Ang katutubong sulfur ay kadalasang matatagpuan bilang isang pagsasama sa iba pang mineral.
Sa ngayon, may ilang mga teorya tungkol sa pinagmulan ng elemento sa pinakadalisay nitong anyo. Iminumungkahi nila ang isang pagkakaiba sa oras ng pagbuo ng asupre at ang mga ores kung saan ito ay interspersed. Ang una, ang teorya ng syngenesis, ay ipinapalagay ang pagbuo ng asupre kasama ng mga ores. Ayon sa kanya, ang ilang mga bakterya na naninirahan sa karagatan, nabawasan ang sulfates sa tubig sa hydrogen sulfide. Ang huli, sa turn, ay bumangon, kung saan, sa tulong ng iba pang mga bakterya, ito ay na-oxidized sa asupre. Bumagsak siya sa ilalim, hinaluan ng banlik, at pagkatapos ay magkasama silang nabuo ng mineral.
Ang esensya ng teorya ng epigenesis ay ang asupre sa mineral ay nabuo nang huli kaysa sa sarili nito. Mayroong ilang mga sangay dito. Pag-uusapan lamang natin ang pinakakaraniwang bersyon ng teoryang ito. Binubuo ito: ang tubig sa lupa, na dumadaloy sa mga akumulasyon ng sulfate ores, ay pinayaman sa kanila. Pagkatapos, dumadaan sa mga patlang ng langis at gas, ang mga sulfate ions ay nababawasan sa hydrogen sulfide dahil sa mga hydrocarbon. Ang hydrogen sulfide, na tumataas sa ibabaw, ay na-oxidizedatmospheric oxygen sa sulfur, na naninirahan sa mga bato, na bumubuo ng mga kristal. Ang teoryang ito ay nakahanap kamakailan ng higit pang mga kumpirmasyon, ngunit ang tanong ng chemistry ng mga pagbabagong ito ay nananatiling bukas.
Mula sa proseso ng pinagmulan ng asupre sa kalikasan, magpatuloy tayo sa mga pagbabago nito.
Allotropy at polymorphism
Sulfur, tulad ng maraming iba pang elemento ng periodic table, ay umiiral sa kalikasan sa iba't ibang anyo. Sa kimika sila ay tinatawag na allotropic modifications. Mayroong rhombic sulfur. Ang punto ng pagkatunaw nito ay medyo mas mababa kaysa sa pangalawang pagbabago: monoclinic (112 at 119 degrees Celsius). At naiiba sila sa istraktura ng mga elementarya na selula. Ang rhombic sulfur ay mas siksik at matatag. Maaari itong, kapag pinainit sa 95 degrees, pumunta sa pangalawang anyo - monoclinic. Ang elementong tinatalakay natin ay may mga analogue sa periodic table. Ang polymorphism ng sulfur, selenium at tellurium ay tinatalakay pa rin ng mga siyentipiko. Mayroon silang napakalapit na relasyon sa isa't isa, at lahat ng pagbabagong nabuo nila ay halos magkapareho.
At pagkatapos ay susuriin natin ang mga prosesong nagaganap sa panahon ng pagtunaw ng asupre. Ngunit bago ka magsimula, dapat kang mag-plunge ng kaunti sa teorya ng istruktura ng crystal lattice at ang mga phenomena na nangyayari sa mga phase transition ng matter.
Ano ang gawa sa kristal?
Tulad ng alam mo, sa gaseous state, ang substance ay nasa anyo ng mga molecule (o atoms), na random na gumagalaw sa kalawakan. sa likidong bagayang mga bumubuong particle nito ay pinagsama-sama, ngunit mayroon pa ring medyo malaking kalayaan sa paggalaw. Sa isang solidong estado ng pagsasama-sama, ang lahat ay medyo naiiba. Dito ang antas ng pagkakasunud-sunod ay tumataas sa pinakamataas na halaga nito, at ang mga atomo ay bumubuo ng isang kristal na sala-sala. Siyempre, may mga pagbabago dito, ngunit mayroon silang napakaliit na amplitude, at hindi ito matatawag na malayang paggalaw.
Anumang kristal ay maaaring hatiin sa elementarya na mga cell - tulad ng magkakasunod na compound ng mga atom na inuulit sa buong volume ng sample compound. Narito ito ay nagkakahalaga ng paglilinaw na ang mga naturang cell ay hindi isang kristal na sala-sala, at dito ang mga atomo ay matatagpuan sa loob ng dami ng isang tiyak na pigura, at hindi sa mga node nito. Para sa bawat kristal, ang mga ito ay indibidwal, ngunit maaari silang nahahati sa ilang pangunahing uri (syngony) depende sa geometry: triclinic, monoclinic, rhombic, rhombohedral, tetragonal, hexagonal, cubic.
Suriin natin sandali ang bawat uri ng mga sala-sala, dahil nahahati ang mga ito sa ilang mga subspecies. At magsimula tayo sa kung paano sila magkakaiba sa isa't isa. Una, ito ang mga ratio ng haba ng mga gilid, at pangalawa, ang anggulo sa pagitan ng mga ito.
Kaya, ang triclinic syngonony, ang pinakamababa sa lahat, ay isang elementarya na sala-sala (parallelogram), kung saan ang lahat ng panig at anggulo ay hindi pantay sa isa't isa. Ang isa pang kinatawan ng tinatawag na mas mababang kategorya ng mga syngonies ay monoclinic. Dito, ang dalawang sulok ng cell ay 90 degrees, at ang lahat ng panig ay may iba't ibang haba. Ang susunod na uri na kabilang sa pinakamababang kategorya ay ang rhombic syngony. Mayroon itong tatlong hindi pantay na panig, ngunit ang lahat ng mga anggulo ng piguraay katumbas ng 90 degrees.
Pumunta tayo sa gitnang kategorya. At ang unang miyembro nito ay ang tetragonal syngony. Dito, sa pamamagitan ng pagkakatulad, madaling hulaan na ang lahat ng mga anggulo ng figure na kinakatawan nito ay katumbas ng 90 degrees, at dalawa rin sa tatlong panig ay katumbas ng bawat isa. Ang susunod na kinatawan ay ang rhombohedral (trigonal) syngony. Dito nagiging mas kawili-wili ang mga bagay. Ang uri na ito ay tinutukoy ng tatlong magkapantay na gilid at tatlong anggulo na pantay ngunit hindi tuwid.
Ang huling variant ng gitnang kategorya ay ang hexagonal syngonony. Mas lalong nahihirapan sa pagtukoy nito. Ang pagpipiliang ito ay binuo sa tatlong panig, dalawa sa mga ito ay pantay at bumubuo ng isang anggulo ng 120 degrees, at ang pangatlo ay nasa isang eroplano na patayo sa kanila. Kung kukuha tayo ng tatlong cell ng hexagonal syngony at ikakabit ang mga ito sa isa't isa, makakakuha tayo ng isang silindro na may hexagonal na base (kaya naman may ganoong pangalan ito, dahil ang "hexa" sa Latin ay nangangahulugang "anim").
Well, ang tuktok ng lahat ng syngonies, na may simetriya sa lahat ng direksyon, ay kubiko. Siya lang ang kabilang sa pinakamataas na kategorya. Dito maaari mong hulaan kaagad kung paano ito mailalarawan. Ang lahat ng mga anggulo at gilid ay pantay at bumubuo ng isang cube.
Kaya, natapos na natin ang pagsusuri ng teorya sa mga pangunahing grupo ng mga syngonies, at ngayon ay sasabihin natin nang mas detalyado ang tungkol sa istruktura ng iba't ibang anyo ng asupre at ang mga katangiang kasunod nito.
Ang istraktura ng asupre
Tulad ng nabanggit na, ang sulfur ay may dalawang pagbabago: rhombic at monoclinic. Pagkatapos ng seksyon sa teoryaTiyak na naging malinaw kung paano sila naiiba. Ngunit ang buong punto ay, depende sa temperatura, ang istraktura ng sala-sala ay maaaring magbago. Ang buong punto ay nasa mismong proseso ng mga pagbabagong nagaganap kapag naabot ang natutunaw na punto ng asupre. Pagkatapos ang kristal na sala-sala ay ganap na nawasak, at ang mga atomo ay maaaring gumalaw nang higit pa o hindi gaanong malaya sa kalawakan.
Ngunit bumalik tayo sa istraktura at mga tampok ng naturang substance bilang sulfur. Ang mga katangian ng mga elemento ng kemikal ay higit na nakasalalay sa kanilang istraktura. Halimbawa, ang asupre, dahil sa mga kakaibang istraktura ng kristal, ay may ari-arian ng lutang. Ang mga particle nito ay hindi nabasa ng tubig, at ang mga bula ng hangin na nakadikit sa kanila ay humihila sa kanila sa ibabaw. Kaya, lumulutang ang bukol na asupre kapag inilubog sa tubig. Ito ang batayan para sa ilang mga paraan ng paghihiwalay ng elementong ito mula sa pinaghalong magkakatulad. At pagkatapos ay susuriin natin ang mga pangunahing pamamaraan para sa pagkuha ng tambalang ito.
Production
Ang
Sulfur ay maaaring mangyari sa iba't ibang mineral, at samakatuwid ay sa iba't ibang lalim. Depende dito, iba't ibang paraan ng pagkuha ang napili. Kung ang lalim ay mababaw at walang mga akumulasyon ng mga gas sa ilalim ng lupa na nakakasagabal sa pagmimina, kung gayon ang materyal ay mina sa pamamagitan ng isang bukas na paraan: ang mga layer ng bato ay tinanggal at, sa paghahanap ng ore na naglalaman ng asupre, ipinadala sila para sa pagproseso. Ngunit kung ang mga kundisyong ito ay hindi natutugunan at may mga panganib, kung gayon ang pamamaraan ng borehole ay ginagamit. Kailangan nitong maabot ang punto ng pagkatunaw ng asupre. Para dito, ginagamit ang mga espesyal na pag-install. Ang isang aparato para sa pagtunaw ng bukol na asupre sa pamamaraang ito ay kailangan lamang. Ngunit tungkol sa prosesong ito - kauntimamaya.
Sa pangkalahatan, kapag kumukuha ng sulfur sa anumang paraan, may mataas na panganib ng pagkalason, dahil kadalasan ay idineposito dito ang hydrogen sulfide at sulfur dioxide, na lubhang mapanganib para sa mga tao.
Para mas maunawaan ang mga disadvantages at advantages ng isang partikular na pamamaraan, kilalanin natin ang mga paraan ng pagproseso ng ore na naglalaman ng sulfur.
Extraction
Narito rin, mayroong ilang mga trick batay sa ganap na magkakaibang mga katangian ng sulfur. Kabilang sa mga ito ang thermal, extraction, steam-water, centrifugal at filtration.
Ang pinaka-napatunayan sa kanila ay thermal. Ang mga ito ay batay sa katotohanan na ang kumukulo at natutunaw na mga punto ng asupre ay mas mababa kaysa sa mga ores kung saan ito "nakakasal". Ang tanging problema ay ang pagkonsumo nito ng maraming enerhiya. Upang mapanatili ang temperatura, kailangan itong sunugin ang bahagi ng asupre. Sa kabila ng pagiging simple nito, ang paraang ito ay hindi epektibo, at ang mga pagkalugi ay maaaring umabot sa isang record na 45 porsyento.
Sinusundan natin ang sangay ng makasaysayang pag-unlad, kaya nagpapatuloy tayo sa paraan ng steam-water. Hindi tulad ng mga thermal na pamamaraan, ang mga pamamaraang ito ay ginagamit pa rin sa maraming pabrika. Kakatwa, ang mga ito ay batay sa parehong pag-aari - ang pagkakaiba sa punto ng kumukulo at punto ng pagkatunaw ng asupre mula sa mga nauugnay na metal. Ang pagkakaiba lamang ay kung paano nagaganap ang pag-init. Ang buong proseso ay nagaganap sa mga autoclave - mga espesyal na pag-install. Ang enriched sulfur ore na naglalaman ng hanggang 80% ng mined element ay ibinibigay doon. Pagkatapos, sa ilalim ng presyon, ang mainit na tubig ay pumped sa autoclave.singaw. Ang pag-init hanggang sa 130 degrees Celsius, ang sulfur ay natutunaw at inaalis sa system. Siyempre, nananatili ang tinatawag na mga buntot - mga particle ng asupre na lumulutang sa tubig na nabuo dahil sa paghalay ng singaw ng tubig. Inalis ang mga ito at ibabalik sa proseso, dahil naglalaman din ang mga ito ng maraming elementong kailangan natin.
Isa sa mga pinakamodernong pamamaraan - centrifuge. Sa pamamagitan ng paraan, ito ay binuo sa Russia. Sa madaling salita, ang kakanyahan nito ay ang pagkatunaw ng pinaghalong asupre at mineral na kasama nito ay nalulubog sa isang centrifuge at umiikot nang napakabilis. Ang mas mabibigat na bato ay lumalayo sa gitna dahil sa puwersang sentripugal, habang ang sulfur mismo ay nananatiling mas mataas. Pagkatapos, ang mga resultang layer ay ihihiwalay lang sa isa't isa.
May isa pang paraan na ginagamit din sa produksyon hanggang ngayon. Binubuo ito sa paghihiwalay ng sulfur mula sa mga mineral sa pamamagitan ng mga espesyal na filter.
Sa artikulong ito, isasaalang-alang namin ang mga eksklusibong thermal na pamamaraan para sa pagkuha ng isang elemento na walang alinlangan na mahalaga para sa amin.
Proseso ng pagkatunaw
Ang pag-aaral ng paglipat ng init sa panahon ng pagtunaw ng asupre ay isang mahalagang isyu, dahil ito ang isa sa mga pinakamatipid na paraan upang kunin ang elementong ito. Maaari naming pagsamahin ang mga parameter ng system sa panahon ng pag-init, at kailangan naming kalkulahin ang kanilang pinakamainam na kumbinasyon. Ito ay para sa layuning ito na ang isang pag-aaral ng paglipat ng init at isang pagsusuri ng mga tampok ng proseso ng pagtunaw ng asupre ay isinasagawa. Mayroong ilang mga uri ng mga pag-install para sa prosesong ito. Isa na rito ang sulfur melting boiler. Pagkuha ng item na iyong hinahanap sa produktong ito- katulong lang. Gayunpaman, ngayon mayroong isang espesyal na pag-install - isang aparato para sa pagtunaw ng bukol na asupre. Mabisa itong magamit sa produksyon para makagawa ng high-purity sulfur sa malalaking dami.
Para sa layunin sa itaas, noong 1890, naimbento ang isang instalasyon na nagpapahintulot sa sulfur na matunaw sa lalim at ibomba sa ibabaw gamit ang isang tubo. Ang disenyo nito ay medyo simple at epektibo sa pagkilos: dalawang tubo ang matatagpuan sa bawat isa. Ang singaw na pinainit hanggang 120 degrees (tumutunaw na punto ng asupre) ay umiikot sa panlabas na tubo. Ang dulo ng panloob na tubo ay umabot sa mga deposito ng elemento na kailangan natin. Kapag pinainit ng tubig, ang asupre ay nagsisimulang matunaw at lumalabas. Ang lahat ay medyo simple. Sa modernong bersyon, ang pag-install ay naglalaman ng isa pang tubo: ito ay nasa loob ng tubo na may asupre, at ang compressed air ay dumadaloy dito, na ginagawang mas mabilis na tumaas ang natunaw.
Mayroong ilan pang mga pamamaraan, at ang isa sa mga ito ay umabot sa punto ng pagkatunaw ng sulfur. Dalawang electrodes ang ibinababa sa ilalim ng lupa at isang kasalukuyang ay dumaan sa kanila. Dahil ang sulfur ay isang tipikal na dielectric, hindi ito nagsasagawa ng kasalukuyang at nagsisimulang uminit. Kaya, ito ay natutunaw at sa tulong ng isang tubo, tulad ng sa unang paraan, ito ay pumped out. Kung nais nilang magpadala ng asupre sa paggawa ng sulfuric acid, pagkatapos ay susunugin ito sa ilalim ng lupa at ang nagresultang gas ay kinuha. Ito ay higit na na-oxidize sa sulfur oxide (VI), at pagkatapos ay natunaw sa tubig, na nakukuha ang huling produkto.
Nasuri namin ang pagtunaw ng sulfur, ang pagtunaw ng sulfur at mga paraan ng pagkuha nito. Ngayon ay oras na upang malaman kung bakit kailangan ang gayong mga kumplikadong pamamaraan. Sa katunayan, ang pagsusuri ng proseso ng pagtunaw ng asupre atAng sistema ng pagkontrol ng temperatura ay kinakailangan upang malinis na mabuti at epektibong mailapat ang panghuling produkto ng pagkuha. Pagkatapos ng lahat, ang sulfur ay isa sa pinakamahalagang elemento na gumaganap ng mahalagang papel sa maraming bahagi ng ating buhay.
Application
Walang saysay na sabihin kung saan ginagamit ang mga sulfur compound. Mas madaling sabihin kung saan hindi sila nag-a-apply. Matatagpuan ang sulfur sa anumang produktong goma at goma, sa gas na ibinibigay sa mga tahanan (doon kinakailangan upang matukoy ang pagtagas kung mangyari ito). Ito ang pinakakaraniwan at simpleng mga halimbawa. Sa katunayan, ang mga aplikasyon ng asupre ay hindi mabilang. Ang ilista ang lahat ng ito ay hindi makatotohanan. Ngunit kung gagawin natin ito, lumalabas na ang asupre ay isa sa pinakamahalagang elemento para sa sangkatauhan.
Konklusyon
Mula sa artikulong ito, nalaman mo kung ano ang punto ng pagkatunaw ng sulfur, kung bakit napakahalaga sa atin ng elementong ito. Kung interesado ka sa prosesong ito at sa pag-aaral nito, malamang na may natutunan kang bago para sa iyong sarili. Halimbawa, ang mga ito ay maaaring mga tampok ng pagtunaw ng asupre. Sa anumang kaso, walang limitasyon sa pagiging perpekto, at ang kaalaman sa mga prosesong nagaganap sa industriya ay hindi makakasagabal sa sinuman sa atin. Maaari mong independiyenteng ipagpatuloy ang pag-master ng mga teknolohikal na intricacies ng mga proseso ng pagkuha, pagkuha at pagproseso ng sulfur at iba pang mga elemento na nakapaloob sa crust ng lupa.
