Sumpor

Izvor: Wikipedia
P - S - Cl
 
O
S
Se  
 
 
S-TableImage.png
Opšti podaci
Ime, simbol, atomski broj Sumpor, S, 16
Pripadnost skupu nemetala
Grupa, perioda VIA, 3
gustina, tvrdoća 1960 kg/m3, 2
Boja svetložuta
Sulfur.jpg
Osobine atoma
atomska masa 32,065 u
atomski radijus 100 (88) pm
kovalentni radijus 102 pm
van der Valsov radijus 180 pm
elektronska konfiguracija [Ne]3s23p4
e- na energetskim nivoima 2, 8, 6
oksidacioni brojevi ±2, 4, 6
Osobine oksida jako kiseli
kristalna struktura promenljiva: romboidna,
jednoskośna,
ili plastična
Fizičke osobine
agregatno stanje čvrsto
temperatura topljenja 388,36 K
(115,21 °C)
temperatura ključanja 717,87 K
(444,72 °C)
molska zapremina 15,53×10-3 m3/mol
toplota isparavanja bez podataka
toplota topljenja 1,7175 kJ/mol
pritisak zasićene pare 2,65×10-20 Pa
(388 K)
brzina zvuka bez podataka
Ostale osobine
Elektronegativnost 2,58 (Pauling)
2,44 (Alred)
specifična toplota 710 J/(kg*K)
specifična provodljivost 5,0×10-16 S/m
toplotna provodljivost 0,269 W/(m*K)
I energija jonizacije 999,6 kJ/mol
II energija jonizacije 2252 kJ/mol
III energija jonizacije 3357 kJ/mol
IV energija jonizacije 4556 kJ/mol
V energija jonizacije 7004,3 kJ/mol
VI energija jonizacije 8495,8 kJ/mol
Najstabilniji izotopi
izotop zast. v.p.r. n.r. e.r. MeV p.r.
32S 95,02% stabilni izotor sa 16 neutrona
33S 0,75% stabilni izotor sa 17 neutrona
34S 4,21% stabilni izotor sa 18 neutrona
35S (veš.) 87,32 dni β- 0,167 35Cl
36S 0,02% stabilni izotor sa 20 neutrona

Tamo gde drugačije nije naznačeno,
upotrebljene su SI jedinice i normalni uslovi.

Objašnjenja skraćenica:


zast.=zastupljenost u prirodi,
v.p.r.=vreme polu raspada,
n.r.=način raspada,
e.r.=energija raspada,
p.r.=proizvod raspada

Sumpor (S, latinski sulphur) je nemetal VIA grupe. Stabilni izotopi sumpora su: 32S, 33S, 34S i 36S.

Sumpor je neophodan za život čoveka. Ulazi u sastav dve aminokiseline kao i u mnoga bitna biološka jedinjenja, kao što su na primer vitamini. Važnija jedinjenja sumpora su sumporna kiselina, sumporasta kiselina, njihove soli, sumpor(IV)oksid i sumpor(VI)oksid. Poznati su i oksidi sumpora: S2O(I) , SO(II) i SO4(VI).

Sumpor se javlja i u čistom obliku i u obliku minerala sulfida i sulfita. Sem iz sumpornih ruda sumpor se u velikoj količini dobija i prečišćavanjem kamenog uglja i prečišćavanjem industrijskog pepela.

Primena sumpora[uredi - уреди]

Sumpor i njegova jedinjenja su bitne sirovine za dobijanje sumporne kiseline osnovnog produkta hemijske industrije. Veći deo sumpora koji se dobije koristi se za proizvodnju sumporne kiseline. Velike količine sumpora se koriste i u vulkanizaciji u procesima u kojima se kaučuk pretvara u gumu. Prirodni kaučuk kroz tetiranje sumporom gubi svoju lepljivost i postaje elastičniji. Ovaj proces se odigrava pri temperaturi između 100 – 150 °C. Zavisno od procenta sumpora dobija se meka ili potpuno tvrda guma.

Sulfur powder.jpg

Zbog relativno male zapaljivosti sumpor se koristi za izradu veštačkih plamenova. U medicini se sumpor koristi za lečenje kožnih bolesti. Koristi se i kao sredstvo za uništavanje korova. Koristi se i za proizvodnju lekova, šibica, pesticida i papira. Male količine sumpora se koriste i za proizvodnju specijalne vrste betona. Taj beton za razliku od običnih ne podleže dejstvu kiselina, tako da se koristi u nekim fabrikama u kojima postoji opasnost od izlivanja kiselina.

Zastupljenost[uredi - уреди]

U čistom obliku javlja se u velikim količinama u Poljskoj oko Tarnobrega (Tarnobrzega) na Siciliji u Luizijani i Teksasu (SAD), u Japanu, u Turkmenistanu i Uzebekistanu. Sem toga sumpor je sastojak brojnih jedinjenja od kojih su najpoznatija:

  • FeS
  • FeS2 - pirit
  • ZnS
  • CuFeS2
  • CaSO4 * 2H2O - gips
  • SrSO2
  • BaSO4
  • Na2SO4 * MgSO4 * 4H2O
  • K2SO4 * 2MgSO4
  • K2SO4 * MgSO4 * 2CaSO4

Dobijanje[uredi - уреди]

Sumpor u prirodi

Sumpor se dobija iz dva izvora: Većina sumpora se dobija iz podzemnih zaliha. Određena količina sumpora se nalazi u nafti i u zemnom gasu (neprerađena nafta i zemni gas koji se dobijaju u određenim rejonima sadrže velike količine sumpora. Pri njihovom spaljivanju nastaje sumpordioksid koji izaziva zagađenje vazduha i kisele kiše. Zbog toga pre nego što ova goriva puste u promet rafinerije su dužne da uklone sumpor iz njega). Sumpor koji se nalazi u čistom obliku ispod zemlje se otapa zagrejanom vodenom parom i vadi na zemljinu površinu pomoću vazduha pod pritiskom. Bitan izvor sumpora su takođe i njegova jedinjenja koja se nalaze u industrijskim gasovima. Sumpor se u industriji dobija i redukcijom sumpordioksida pomoću ugljenmonoksida.

Količina sumpora u kamenom uglju dolazi do nekoliko procenata i on takođe predstavlja izvor ovog elementa. Male količine sumpora se nalaze u životinjskim belančevinama.

Fizičko-hemijske osobine sumpora i njihovih jedinjenja[uredi - уреди]

Sumpor je mineral svijetložute boje, što i smanjuje refleksione osobine. Na Mosovoj skali zauzima tvrdoću 1.5-2. Na običnoj temperaturi sumpor je slabo aktivan. Tačka paljenja sumpora je na temperaturi od 250 °C. Sumpor se veoma lako jedini samo safluorom, a sa hlorom već dosta teže. Sa druhim elementima kao na primer vodonikom tek pri povišenoj temperaturi. Reaguje i sa metalima ali tek na povišenoj temperaturi, i te reakcije su egzotermne tako da se otpočeta reakcije sinteze sama nastavlja dalje neretko sa žarenjem mešavine.

Alotropija i fizičke osobine sumpora[uredi - уреди]

Sumpor je element koji se javlja u nekoliko altotropskih modifikacija. Njegove dve osnovne modifikacije su romboidna i monolitna. Sem nje je poznata i jedna nepostojana - perlasta. Kao dalje modifikacije mogu se javiti submikrokristalna (to jest bezoblična), kao i purpuran sumpor koja nastaje kondenzacijom sumpornih para pri temperaturi tečnog vazduha. Romboidan sumpor je postojan do temperature od 95,5 C° a na toj temperaturi se usled pritiska vlastite pare pretvara u monolitan sumpor. Pri temperaturi od 119 °C monolitan sumpor prelazi u tečno stanje. Pri pritisku od preko 1200 atmosfera postoji samo jedna modifikacija sumpora - romboidna.

Ukoliko romboidan sumpor zagrevamo veoma przo prelazeći temperaturu od 95,5 °C, sumpor se može sačuvati u stanju nepostojane ravnoteže i on neće preći u monolitnu modifikaciju. Na analogan način može se sačuvati tečan sumpor na temperaturi ispod 119 °C.

Sumpor se rastvara u nekim rastvaračima kao što su CS2. Posebno je ponašanje sumpora u tečnom stanju. Preko temperature topljenja sumpor gradi svetložutu tečnost. Sa porastom temperature tečnost postaje sve gušća i menja boju u tamno braun. Pri temperaturi od 187 °C sumpor dobija maksimalnu lepljivost koja je oko 10000 puta veća od prvobitne. Na toj temperaturi sumpor ima tolku gustinu da se nemože prosuti iz posude okenute dnom ngore. Pri daljem zagrevanju sumpor postaje opet lakopaljiv i dostiže temperaturu ključanja na temperaturi od 444,6°C. Tečan sumpor koji se naglo ohladi (na primer sipanjem u hladnu vodu) postaje elastična (plstična) slično kaučuku. Mehaničkim razvlačenjem plastičnog sumpora nastaje vlaknasta struktura.

Daljim povećanjem temperature nastaje kao i obično smanjenje lepljivosti. Obe modifikacije sumpora se razlikuju u rastvorljivosti u CS2. Razvlačen plastičan sumpor sadrži spiralno ukrštene elemente građe složene u vlakna. Plastičan sumpor može se vulkanizirati kao i kaučuk. Pare sumpora na temperaturi blizu ključanja se sastoje iz S8 i delimično S6 molekula. Povišavanjem temperature čestice se smanjuju. Na temperaturi od 800°C pare sumpora se sastoje samo iz dvoatomnih molekula. Disocijacija dvoatomskih čestica na pojedinačne atome zahteva značajnu potrošnju energije. Stepen disocijacije dvoatomskih čestica iznosi 3,7% na temperaturi od 1727 °C a 72,6% na temperaturi od 2727 °C.

Koloidalan sumpor[uredi - уреди]

Ako se pare sumpora naglo ohlade, one se kondenzuju u obliku sitnog, žutog praha, sumpornog cveta. On se znatnim delom sastoji od bezobličnog sumpora. Bezobličan sumpor pri povišenju temperature prelazi u kristalan. To je jednosmerna promena. Bezobličan sumpor se takođe javlja pri izdvajanju iz rastvora u toku hemijske reakcije.

Na2S2O3 + H2SO4 ---» Na2SO4 + SO2 + S + H2O

Pri tome nastaje rastvor sumpora u vodi. U tom rastvoru su čestice sumpora veoma male. Rastvori te vrste imaju specifične osobine i označavaju se kao koloidalni rastvori.

Sumpor je mineral tvroće leda. Na Mosovoj skali zauzima mjesto 1.5. Ima svijetložutu boju, što i smanjuje refleksione osobine. Na običnoj temperaturi sumpor je slabo aktivan. Tačka paljenja sumpora je na temperaturi od 250°C. Sumpor se veoma lako jedini samo sa fluorom, a sa hlorom već dosta teže. Sa druhim elementima kao na primer vodonikom tek pri povišenoj temperaturi. Reaguje i sa metalima ali tek na povišenoj temperaturi, i te reakcije su egzotermne tako da se otpočeta reakcije sinteze sama nastavlja dalje neretko sa žarenjem mešavine.

Toksičnost sumpora[uredi - уреди]

Soufresicile3.jpg

Sumpor izaziva nadražaje sluzokože nosnih kanala i očiju. On ne izaziva jaka trovanja. Većina njegovih jedinjenja je otrovna.

Sumpordioksid[uredi - уреди]

Sumpordioksid nastaje spaljivanjem sumpora na vazduhu. On je bezbojan gas, zagušljivog mirisa. Teži je od vazduha. Rastvara se u vodi. Rastvor koji nastaje je kiseo jer gas reaguje sa vodom gradeći sumporastu kiselinu (H2SO3 ). To dokazuje da je sumpordioksid kiseli oksid. Sumporasta kiselina je nestabilna i lako se ponovo razlaže na sumpordioksid i na vodu.

Sumpordioksid u obliku rastvora ili u vlažnom okruženju deluje kao izbeljivač. Sumpor dioksid izbeljuje razne stvari redukujući sastojke koji se u njima nalaze.

Sumpordioksid se ispušta kao sporedni produkat iz automobila i iz dimnjaka fabrika zagađujući životnu sredinu. Napada sistem za disanje ljudi i životinja. Rastvarajući se u vazduhu uzrokuje kisele kiše koje uništavaju biljke, metalne konstrukcije i građevine.

Primena sumpordioksida[uredi - уреди]

Određene količine se koriste za izbeljivanje vune i drvene mase pri produkciji papira. Određene količine se koriste i za produkciju bezalkoholnih pića, džemova i za sušenje voća, jer zaustavlja razvoj bakterija i gljivica. Većina sumpordioksida se koristi za produkciju sumporaste kiseline.