Svovel er et av de vanligste elementene i jordskorpen. Oftest finnes det i sammensetningen av mineraler som inneholder metaller i tillegg til det. Prosessene som skjer når kokepunktet og smeltepunktet for svovel er nådd er veldig interessante. Vi vil analysere disse prosessene, så vel som vanskelighetene knyttet til dem, i denne artikkelen. Men først, la oss dykke ned i historien til oppdagelsen av dette elementet.
Historie
I sin opprinnelige form, så vel som i sammensetningen av mineraler, har svovel vært kjent siden antikken. I gamle greske tekster beskrives den giftige effekten av dets forbindelser på menneskekroppen. Svoveldioksidet som frigjøres under forbrenningen av forbindelser av dette elementet kan virkelig være dødelig for mennesker. Rundt 800-tallet begynte svovel å bli brukt i Kina for å lage pyrotekniske blandinger. Ikke så rart, for det er her i landet man tror kruttet er oppfunnet.
Selv i det gamle Egypt kjente folk til en metode for brenning av svovelholdig malm basert på kobber. Slik ble metallet utvunnet. Svovel slapp ut i form av giftig gass SO2.
Til tross for å være kjent siden antikken, kom kunnskapen om hva svovel er takket være arbeidet til den franske naturforskeren AntoineLavoisier. Det var han som slo fast at det er et grunnstoff, og dets forbrenningsprodukter er oksider.
Her er en kort historie om folks bekjentskap med dette kjemiske elementet. Deretter skal vi snakke i detalj om prosessene som foregår i jordens tarmer og som fører til dannelsen av svovel i den formen det er nå.
Hvordan oppstår svovel?
Det er en vanlig misforståelse at dette elementet oftest finnes i sin opprinnelige (det vil si rene) form. Dette er imidlertid ikke helt sant. Naturlig svovel finnes oftest som en inkludering i annen malm.
For øyeblikket er det flere teorier om opprinnelsen til grunnstoffet i sin reneste form. De antyder en forskjell i tidspunktet for dannelse av svovel og malmene der det er ispedd. Den første, teorien om syngenese, antar dannelsen av svovel sammen med malm. Ifølge henne reduserte noen bakterier som lever i havet sulfatene i vannet til hydrogensulfid. Sistnevnte steg på sin side opp, hvor den ved hjelp av andre bakterier ble oksidert til svovel. Hun f alt til bunnen, blandet med silt, og deretter dannet de sammen malm.
Kjernen i teorien om epigenese er at svovel i malmen ble dannet senere enn seg selv. Det er flere grener her. Vi vil bare snakke om den vanligste versjonen av denne teorien. Den består av dette: grunnvann, som strømmer gjennom ansamlinger av sulfatmalm, er beriket med dem. Deretter, som passerer gjennom olje- og gassfelt, reduseres sulfationer til hydrogensulfid på grunn av hydrokarboner. Hydrogensulfid, som stiger til overflaten, oksideresatmosfærisk oksygen til svovel, som legger seg i bergartene og danner krystaller. Denne teorien har nylig funnet flere og flere bekreftelser, men spørsmålet om kjemien i disse transformasjonene er fortsatt åpent.
Fra prosessen med opprinnelsen til svovel i naturen, la oss gå videre til dens modifikasjoner.
Allotropi og polymorfisme
Svovel, som mange andre elementer i det periodiske systemet, finnes i naturen i flere former. I kjemi kalles de allotropiske modifikasjoner. Det er rombisk svovel. Smeltepunktet er noe lavere enn for den andre modifikasjonen: monoklinisk (112 og 119 grader Celsius). Og de er forskjellige i strukturen til elementære celler. Rombisk svovel er mer tett og stabilt. Den kan, når den varmes opp til 95 grader, gå inn i en annen form - monoklinisk. Grunnstoffet vi diskuterer har analoger i det periodiske systemet. Polymorfismen til svovel, selen og tellur diskuteres fortsatt av forskere. De har et veldig nært forhold til hverandre, og alle modifikasjonene de danner er veldig like.
Og så skal vi analysere prosessene som skjer under smeltingen av svovel. Men før du starter bør du stupe litt inn i teorien om strukturen til krystallgitteret og fenomenene som oppstår under faseoverganger av materie.
Hva er en krystall laget av?
Som du vet, i gassform, er stoffet i form av molekyler (eller atomer), som beveger seg tilfeldig i rommet. i flytende stoffdens bestanddeler er gruppert, men har fortsatt en ganske stor bevegelsesfrihet. I en solid aggregeringstilstand er alt litt annerledes. Her øker ordensgraden til sin maksimale verdi, og atomene danner et krystallgitter. Selvfølgelig er det svingninger i den, men de har en veldig liten amplitude, og dette kan ikke kalles fri bevegelse.
Enhver krystall kan deles inn i elementære celler - slike påfølgende forbindelser av atomer som gjentas gjennom hele volumet av prøveforbindelsen. Her er det verdt å avklare at slike celler ikke er et krystallgitter, og her er atomene plassert inne i volumet til en viss figur, og ikke ved nodene. For hver krystall er de individuelle, men de kan deles inn i flere hovedtyper (syngoni) avhengig av geometrien: triklinisk, monoklinisk, rombisk, romboedrisk, tetragonal, sekskantet, kubisk.
La oss kort analysere hver type gitter, fordi de er delt inn i flere underarter. Og la oss starte med hvordan de kan skille seg fra hverandre. For det første er dette forholdet mellom lengdene på sidene, og for det andre vinkelen mellom dem.
Dermed er den trikliniske syngonien, den laveste av alle, et elementært gitter (parallelogram), der alle sider og vinkler ikke er like med hverandre. En annen representant for den såk alte lavere kategorien syngonier er monoklinisk. Her er to hjørner av cellen 90 grader, og alle sider har forskjellig lengde. Den neste typen som tilhører den laveste kategorien er rombisk syngoni. Den har tre ulike sider, men alle vinklene på figurener lik 90 grader.
La oss gå videre til mellomkategorien. Og dets første medlem er den tetragonale syngonien. Her, analogt, er det lett å gjette at alle vinklene til figuren den representerer er lik 90 grader, og også to av de tre sidene er like med hverandre. Den neste representanten er den romboedriske (trigonale) syngonien. Det er her ting blir litt mer interessant. Denne typen er definert av tre like sider og tre vinkler som er like, men ikke rette.
Den siste varianten av mellomkategorien er den sekskantede syngonien. Det er enda vanskeligere å definere det. Dette alternativet er bygget på tre sider, hvorav to er like og danner en vinkel på 120 grader, og den tredje er i et plan vinkelrett på dem. Hvis vi tar tre celler av den sekskantede syngonien og fester dem til hverandre, vil vi få en sylinder med en sekskantet base (det er derfor den har et slikt navn, fordi "hexa" på latin betyr "seks").
Vel, toppen av alle syngonier, med symmetri i alle retninger, er kubisk. Hun er den eneste som tilhører den høyeste kategorien. Her kan du umiddelbart gjette hvordan den kan karakteriseres. Alle vinkler og sider er like og danner en kube.
Så vi er ferdige med analysen av teorien om hovedgruppene av syngonier, og nå skal vi fortelle mer detaljert om strukturen til ulike former for svovel og egenskapene som følger av dette.
Strukturen til svovel
Som allerede nevnt har svovel to modifikasjoner: rombisk og monoklinisk. Etter avsnittet om teoriDet ble sikkert klart hvordan de er forskjellige. Men hele poenget er at, avhengig av temperaturen, kan strukturen til gitteret endres. Hele poenget er i selve prosessen med transformasjoner som skjer når smeltepunktet for svovel er nådd. Da er krystallgitteret fullstendig ødelagt, og atomene kan bevege seg mer eller mindre fritt i rommet.
Men la oss komme tilbake til strukturen og funksjonene til et slikt stoff som svovel. Egenskapene til kjemiske elementer avhenger i stor grad av deres struktur. For eksempel har svovel, på grunn av særegenhetene til krystallstrukturen, egenskapen til flotasjon. Partiklene blir ikke fuktet av vann, og luftbobler som fester seg til dem trekker dem til overflaten. Således flyter svovelklumper når de senkes i vann. Dette er grunnlaget for noen metoder for å skille dette elementet fra en blanding av lignende. Og så vil vi analysere hovedmetodene for å trekke ut denne forbindelsen.
Produksjon
Svovel kan forekomme med forskjellige mineraler, og derfor på forskjellige dyp. Avhengig av dette velges ulike utvinningsmetoder. Hvis dybden er grunt og det ikke er ansamlinger av gasser under jorden som forstyrrer gruvedriften, blir materialet utvunnet med en åpen metode: steinlag fjernes, og etter å finne malm som inneholder svovel, sendes de til prosessering. Men hvis disse betingelsene ikke er oppfylt og det er farer, så brukes borehullsmetoden. Det må nå smeltepunktet for svovel. For dette brukes spesielle installasjoner. Et apparat for å smelte svovel i klump i denne metoden er ganske enkelt nødvendig. Men om denne prosessen - littsenere.
Generelt, når man utvinner svovel på noen måte, er det stor risiko for forgiftning, fordi det oftest avsettes hydrogensulfid og svoveldioksid, som er svært farlig for mennesker.
For bedre å forstå ulempene og fordelene ved en bestemt metode, la oss bli kjent med metodene for bearbeiding av svovelholdig malm.
Extraction
Også her er det flere triks basert på helt andre egenskaper til svovel. Blant dem er termisk, ekstraksjon, damp-vann, sentrifugal og filtrering.
De mest velprøvde av dem er termiske. De er basert på det faktum at koke- og smeltepunktene til svovel er lavere enn for malmene det "gifter seg inn i". Det eneste problemet er at det bruker mye energi. For å holde temperaturen før var det nødvendig å brenne en del av svovelet. Til tross for sin enkelhet er denne metoden ineffektiv, og tapene kan nå rekordhøye 45 prosent.
Vi følger grenen av historisk utvikling, så vi går videre til damp-vann-metoden. I motsetning til termiske metoder, brukes disse metodene fortsatt i mange fabrikker. Merkelig nok er de basert på samme egenskap - forskjellen i kokepunktet og smeltepunktet for svovel fra de for tilknyttede metaller. Den eneste forskjellen er hvordan oppvarmingen foregår. Hele prosessen foregår i autoklaver - spesielle installasjoner. Der tilføres anriket svovelmalm som inneholder opptil 80 % av det utvunnede elementet. Deretter, under trykk, pumpes varmt vann inn i autoklaven.damp. Ved oppvarming til 130 grader Celsius smelter svovel og fjernes fra systemet. Selvfølgelig forblir de såk alte halene - partikler av svovel som flyter i vannet dannet på grunn av kondensering av vanndamp. De fjernes og settes tilbake i prosessen, siden de også inneholder mye av elementet vi trenger.
En av de mest moderne metodene - sentrifugering. Forresten, den ble utviklet i Russland. Kort sagt er essensen at smelten av en blanding av svovel og mineraler som den følger med, senkes ned i en sentrifuge og spinner med høy hastighet. Den tyngre bergarten tenderer bort fra sentrum på grunn av sentrifugalkraften, mens svovelet i seg selv forblir høyere. Deretter skilles de resulterende lagene ganske enkelt fra hverandre.
Det er en annen metode som også brukes i produksjon den dag i dag. Den består i å skille svovel fra mineraler gjennom spesielle filtre.
I denne artikkelen vil vi utelukkende vurdere termiske metoder for å trekke ut et element som utvilsomt er viktig for oss.
Smelteprosess
Undersøkelsen av varmeoverføring under smelting av svovel er en viktig sak, fordi dette er en av de mest økonomiske måtene å utvinne dette grunnstoffet på. Vi kan kombinere parametrene til systemet under oppvarming, og vi må beregne deres optimale kombinasjon. Det er for dette formålet at en studie av varmeoverføring og en analyse av funksjonene til svovelsmelteprosessen utføres. Det finnes flere typer installasjoner for denne prosessen. Svovelsmeltingskjelen er en av dem. Får varen du leter etter med dette produktet- bare en hjelper. Imidlertid er det i dag en spesiell installasjon - et apparat for smelting av svovelklumper. Den kan effektivt brukes i produksjonen for å produsere høyrent svovel i store mengder.
For det ovennevnte formålet, i 1890, ble det oppfunnet en installasjon som gjør at svovel kan smeltes på en dybde og pumpes til overflaten ved hjelp av et rør. Designet er ganske enkelt og effektivt i aksjon: to rør er plassert i hverandre. Damp overopphetet til 120 grader (smeltepunkt for svovel) sirkulerer gjennom det ytre røret. Enden av det indre røret når forekomstene til elementet vi trenger. Når det varmes opp av vann, begynner svovel å smelte og komme ut. Alt er ganske enkelt. I den moderne versjonen inneholder installasjonen et annet rør: det er inne i røret med svovel, og det strømmer trykkluft gjennom det, noe som får smelten til å stige raskere.
Det finnes flere metoder, og en av dem når smeltepunktet for svovel. To elektroder senkes under jorden og en strøm går gjennom dem. Siden svovel er et typisk dielektrikum, leder det ikke strøm og begynner å bli veldig varmt. Dermed smelter den og ved hjelp av et rør, som i den første metoden, pumpes den ut. Hvis de ønsker å sende svovel til produksjon av svovelsyre, settes det i brann under jorden og den resulterende gassen tas ut. Det oksideres videre til svoveloksid (VI), og oppløses deretter i vann, og oppnår sluttproduktet.
Vi har analysert smelting av svovel, smelting av svovel og metoder for utvinning av det. Nå er det på tide å finne ut hvorfor så komplekse metoder er nødvendige. Faktisk analysen av prosessen med å smelte svovel ogtemperaturkontrollsystem er nødvendig for å rengjøre godt og effektivt påføre sluttproduktet fra ekstraksjonen. Tross alt er svovel et av de viktigste elementene som spiller en nøkkelrolle på mange områder av livet vårt.
Application
Det gir ingen mening å si hvor svovelforbindelser brukes. Det er lettere å si hvor de ikke gjelder. Svovel finnes i alle gummi- og gummiprodukter, i gassen som tilføres boliger (der er det nødvendig for å identifisere en lekkasje hvis en oppstår). Dette er de vanligste og enkle eksemplene. Faktisk er bruken av svovel utallige. Å liste dem alle er rett og slett urealistisk. Men hvis vi påtar oss å gjøre dette, viser det seg at svovel er et av de mest essensielle elementene for menneskeheten.
Konklusjon
Fra denne artikkelen lærte du hva smeltepunktet til svovel er, hvorfor dette grunnstoffet er så viktig for oss. Hvis du er interessert i denne prosessen og dens studie, så har du sannsynligvis lært noe nytt for deg selv. For eksempel kan dette være trekk ved smelting av svovel. I alle fall er det ingen grense for perfeksjon, og kunnskap om prosessene som foregår i industrien vil ikke forstyrre noen av oss. Du kan uavhengig fortsette å mestre de teknologiske forviklingene ved prosessene med utvinning, utvinning og prosessering av svovel og andre elementer som finnes i jordskorpen.
