Đang tải... (xem toàn văn)
Trong phần lớn các hệ sinh thái rừng, sulfat chủ yếu thu được từ khí quyển hay sự phong hóa của các quặng khoáng sản và các chất đã thoát hơi nước cũng cung cấp một lượng lưu huỳnh nhỏ. [r]
(1)Lưu huỳnh nguyên tố hóa học bảng tuần hồn có ký hiệu S số nguyên tử 16 Nó phi kim phổ biến, khơng mùi, khơng vị, nhiều hóa trị Lưu huỳnh, dạng gốc chất rắn kết tinh màu vàng chanh Trong tự nhiên, tìm thấy dạng đơn chất hay khoáng chất sulfua sulfat Nó nguyên tố thiết yếu cho sống tìm thấy hai axit amin Sử dụng thương mại chủ yếu phân bón dùng rộng rãi thuốc súng, diêm, thuốc trừ sâu thuốc diệt nấm
Các đặc trưng bật
Ở nhiệt độ phòng, lưu huỳnh chất rắn xốp màu vàng nhạt Mặc dù lưu huỳnh khơng ưa thích mùi thường xuyên bị so sánh với mùi trứng ung -mùi thực đặc trưng sulfua hiđrơ (H2S); cịn lưu huỳnh đơn chất khơng có mùi Nó cháy với lửa màu xanh lam tỏa điơxít lưu huỳnh, với mùi ngột ngạt dị thường Lưu huỳnh khơng hịa tan nước hịa tan đisulfua cacbon dung môi không phân cực khác Các trạng thái ơxi hóa phổ biến -2, -1(pirit sắt ), +2, +4 +6 Lưu huỳnh tạo thành hợp chất ổn định với gần nguyên tố, ngoại trừ khí trơ
Lưu huỳnh trạng thái rắn thông thường tồn phân tử vòng dạng vòng hoa S8 Lưu huỳnh có nhiều thù hình bên cạnh S8 Loại nguyên tử từ vòng S7, nguyên nhân cho màu vàng đặc trưng lưu huỳnh Nhiều vòng khác điều chế ra, bao gồm S12 S18 Trái lại, nguyên tố ôxy phân nhóm nhẹ tồn hai dạng có ý nghĩa hóa học là: O2 O3 Selen, nguyên tố nặng phân nhóm với lưu huỳnh tạo vịng thơng thường nằm chuỗi polyme
Phân tử lưu huỳnh S8
Tinh thể lưu huỳnh phức tạp Phụ thuộc vào điều kiện cụ thể, thù hình lưu huỳnh tạo thành vài cấu trúc tinh thể khác nhau, với dạng hình thoi xiên đơn S8 dạng nghiên cứu kỹ
Một tính chất đáng ý độ nhớt lưu huỳnh nóng chảy, khơng giống phần lớn chất lỏng khác, tăng lên theo nhiệt độ hình thành chuỗi polyme Tuy nhiên, sau đạt khoảng nhiệt độ định độ nhớt lại bị giảm đủ lượng để phá vỡ chuỗi polyme
Lưu huỳnh vơ định hình hay "dẻo" tạo làm nguội nhanh lưu huỳnh nóng chảy Các nghiên cứu tinh thể tia X dạng vơ định hình có cấu trúc xoắn ốc với nguyên tử vòng Dạng ổn định động nhiệt độ phòng chuyển ngược thành dạng kết tinh Tiến trình diễn vòng vài hay vài ngày tăng tốc nhờ xúc tác
Ứng dụng
(2)Sản xuất axít sulfuric sử dụng chủ yếu lưu huỳnh, việc tiêu thụ axít sulfuric coi số tốt phát triển công nghiệp quốc gia Axít sulfuric sản xuất hàng năm Hoa Kỳ nhiều hóa chất cơng nghiệp khác
Lưu huỳnh sử dụng ắc quy, bột giặt, lưu hóa cao su, thuốc diệt nấm sản xuất phân bón phốtphat Các sulfit sử dụng để làm trắng giấy làm chất bảo quản rượu vang làm khô hoa Do chất dễ cháy nó, lưu huỳnh dùng loại diêm, thuốc súng pháo hoa Các thiosulfat natri amôni sử dụng tác nhân cố định nhiếp ảnh Sulfat magiê, biết tên gọi muối Epsom dùng thuốc nhuận tràng, chất bổ sung cho bình ngâm (xử lý hóa học), tác nhân làm tróc vỏ cây, hay để bổ sung magiê cho trồng
Cuối kỷ XVIII, nhà sản xuất đồ gỗ sử dụng lưu huỳnh nóng chảy để tạo lớp khảm trang trí sản phẩm họ Do điơxít lưu huỳnh tạo trình nung chảy lưu huỳnh nên đồ gỗ với lớp khảm lưu huỳnh bị loại bỏ nhanh
Từ xa xưa, người ta biết dùng Lưu huỳnh để làm đẹp da trị mụn trứng cá Tuy nhiên đến chưa có nghiên cứu tìm cách hoạt động Lưu huỳnh việc điều trị mụn Bằng thực nghiệm, người ta kết luận Lưu huỳnh có khả kháng viêm kháng khuẩn cao, từ làm xẹp nốt mụn cách nhanh chóng Để đạt hiệu cao, Lưu huỳnh kết hợp với Axit Salicylic (BHA) hay Resorcinol thành phần dược liệu
Vai trò sinh học
Các axít amin cystein methionin chứa lưu huỳnh, polypeptid, protein enzym có chứa axít amin Điều làm cho lưu huỳnh trở thành thành phần cần thiết cho tế bào Các liên kết disulfua polypeptid quan trọng tạo thành cấu trúc protein Homocystein taurin axít amin chứa lưu huỳnh khơng mã hóa ADN chúng phần cấu trúc sơ cấp protein Một số dạng vi khuẩn sử dụng sulfua hiđrơ (H2S) thay vào vị trí nước chất cung cấp electron tiến trình thơ sơ tương tự quang hợp Thực vật hấp thụ lưu huỳnh từ đất dạng ion sulfat Lưu huỳnh vô tạo thành phần cụm sắt-lưu huỳnh, lưu huỳnh chất cầu nối vị trí CuA cytochrom c ơxidaza Lưu huỳnh thành phần quan trọng coenzym A
Ảnh hưởng môi trường
Sự đốt cháy than dầu mỏ công nghiệp nhà máy điện giải phóng lượng lớn điơxít lưu huỳnh SO2, phản ứng với nước ơxy có khí để tạo axít sulfuric Đây nguyên nhân trận mưa axít làm giảm pH đất khu vực chứa nước ngọt, tạo tổn thất đáng kể cho mơi trường tự nhiên gây phong hóa hóa học cơng trình xây dựng kiến trúc Các tiêu chuẩn nhiên liệu thắt chặt tiêu hàm lượng lưu huỳnh nhiên liệu hóa thạch để giảm thiểu hình thành mưa axít Lưu huỳnh tách từ nhiên liệu sau làm tinh khiết tạo phần lớn sản lượng lưu huỳnh sản xuất
(3)Lưu huỳnh (tiếng Phạn, sulvere; tiếng Latinh sulpur), (còn gọi lưu hoàng, sinh diêm vàng, diêm sinh) biết đến từ thời cổ đại, nhắc đến Pentateuch Kinh Thánh (Sáng ký) Các phiên dịch tiếng Anh coi lưu huỳnh "brimstone", tạo tên gọi thuyết giáo 'Fire and brimstone', địa ngục quở trách Thượng đế kẻ có tội nhấn mạnh Nó có từ phần Kinh Thánh cho địa ngục có mùi lưu huỳnh
Trong tiếng Ả Rập sufra có nghĩa màu vàng, có từ màu sáng dạng tự nhiên lưu huỳnh người ta cho nguyên từ tên gọi để lưu huỳnh ngôn ngữ số quốc gia châu Âu
Homer đề cập tới "lưu huỳnh ngăn ngừa loài phá hoại" từ kỷ IX TCN năm 424 TCN tộc Boeotia tiêu hủy tường thành phố cách đốt hỗn hợp than, lưu huỳnh hắc ín chân tường
Vào khoảng kỷ XII, người Trung Quốc phát minh thuốc súng, hỗn hợp nitrat kali (KNO3), cacbon lưu huỳnh Các nhà giả kim thuật ban đầu cho lưu huỳnh ký hiệu giả kim thuật tam giác đỉnh chữ thập Vào năm cuối thập niên 1770, Antoine Lavoisier củng cố niềm tin cộng đồng khoa học cho lưu huỳnh nguyên tố hợp chất
Năm 1867 lưu huỳnh phát mỏ Louisiana Texas Lớp nằm cát chảy ngăn cản hoạt động khai thác thông thường Vì quy trình Frasch nảy sinh thực
Sự phổ biến
Lưu huỳnh dạng đơn chất tìm thấy gần suối nước nóng khu vực núi lửa nhiều nơi giới, đặc biệt dọc theo vành đai lửa Thái Bình Dương Các nguồn phổ biến sở cho tên gọi truyền thống brimstone, lưu huỳnh tìm thấy gần miệng núi lửa Các trầm tích núi lửa khai thác Indonesia, Chile Nhật Bản
Các mỏ đáng kể lưu huỳnh đơn chất tồn mỏ muối dọc theo bờ biển thuộc vịnh Mexico evaporit Đông Âu Tây Á Lưu huỳnh mỏ cho có nhờ hoạt động vi khuẩn kỵ khí khống chất sulfat, đặc biệt thạch cao Các mỏ tảng sản xuất lưu huỳnh công nghiệp Hoa Kỳ, Ba Lan, Nga, Turkmenistan Ukraina
Lưu huỳnh thu từ dầu mỏ, khí đốt cát dầu Athabasca trở thành nguồn cung cấp lớn thị trường, với kho dự trữ lớn dọc theo Alberta
Các hợp chất chứa lưu huỳnh nguồn gốc tự nhiên phổ biến sulfua kim loại, pyrit (sulfua sắt), cinnabar hay chu sa (sulfua thủy ngân), galen (sulfua chì), sphalerit (sulfua kẽm) stibnit (sulfua antimon) sulfat kim loại, thạch cao (sulfat canxi), alunit (sulfat nhôm kali) barit (sulfat bari) Sulfua hiđrô chất khí tạo mùi đặc trưng trứng thối Trong tự nhiên, có sản phẩm phun trào từ núi lửa, chẳng hạn từ miệng phun thủy nhiệt, tác động vi khuẩn với hợp chất hữu chứa lưu huỳnh bị phân hủy
(4)Trăng gần hố Aristarchus mỏ lưu huỳnh Lưu huỳnh tồn nhiều loại thiên thạch
Hợp chất
Sulfua hiđrơ có mùi đặc trưng trứng thối Khi hịa tan nước có tính axít phản ứng với nhiều kim loại để tạo sulfua kim loại Các sulfua kim loại phổ biến, đặc biệt sắt Sulfua sắt gọi pyrit khoáng sản màu vàng Một điều thú vị pyrit có tính chất bán dẫn Galen sulfua chì tự nhiên, chất bán dẫn phát dùng làm chỉnh lưu tín hiệu "râu mèo" radio tinh thể
Nhiều hợp chất hữu lưu huỳnh với mùi khó ngửi êtyl mêtyl mecaptan dùng làm chất tạo mùi cho khí đốt nhằm dễ dàng phát rị rỉ Mùi tỏi "mùi chồn hôi" hợp chất hữu chứa lưu huỳnh gây Tuy nhiên, hợp chất hữu chứa lưu huỳnh có mùi khó ngửi, chẳng hạn, terpen-một hợp chất chứa lưu huỳnh tác nhân tạo mùi thơm đặc trưng bưởi chùm
Nitrua lưu huỳnh polyme hóa có tính chất kim loại khơng chứa nguyên tử kim loại Hợp chất có tính chất điện quang học bất thường Polyme tạo từ têtranitrua têtra lưu huỳnh S4N4
Các hợp chất quan trọng khác lưu huỳnh cịn có: Vơ cơ:
Các sulfua (S2-) hợp chất đơn giản lưu huỳnh với nguyên tố hóa học khác
Các sulfit (SO32-), muối axít sulfurơ, H2SO3, tạo cách hịa tan SO2 nước Axít sulfurơ sulfit tương ứng chất khử tương đối mạnh Các hợp chất dẫn xuất khác từ SO2 cịn có ion pyrosulfit hay mêtabisulfit (S2O52−)
Các sulfat (SO42-), muối axít sulfuric Axít sulfuric phản ứng với SO3 tỷ lệ đẳng phân tử gam để tạo axít pyrosulfuric (H2S2O7)
Các thiôsulfat (đôi gọi thiôsulfit hay "hyposulfit") (S2O32−)- thiôsulfat natri dùng chất cố định nhiếp ảnh (trong vai trò chất khử) thiôsulfat amôni phát chất thay cho xyanua lọc quặng vàng
Đithiơnit natri, Na2S2O4 tạo từ axít hyposulfurơ/đithiơnơ - chất khử mạnh Đithiơnat natri (Na2S2O6)
Các axít polythiơnic (H2SnO6), n dao động từ đến 80
Axít perơxymơnơsulfuric (H2SO5) axít perơxyđisulfuric (H2S2O8)-được điều chế từ phản ứng SO3 hay H2SO4 với H2O2 đậm đặc cách tương ứng
(5)Hexaflorua lưu huỳnh, SF6, tác nhân đẩy nặng, dạng khí, khơng phản ứng khơng độc
Têtranitrua têtra lưu huỳnh S4N4
Các thiôxyanat hợp chất chứa ion thiôxyanat, SCN- Liên quan đến ion thiôxyanôgen, (SCN)2
Hữu cơ:
đimêtyl sulfôniôprôpiônat (DMSP; (CH3)2S+CH2CH2COO-) thành phần trung tâm chu trình lưu huỳnh hữu đại dương
Các thiôête phân tử với công thức tổng quát dạng R-S-R′, R R′ nhóm hữu Các chất tương đương ête (lưu huỳnh thay ôxy)
Các thiol (hay mecaptan) phân tử với nhóm chức -SH Chúng chất tương đương với rượu (lưu huỳnh thay ôxy)
Các thiolat có nhóm chức -S- gắn vào Chúng chất tương đương ankơxít (lưu huỳnh thay ơxy)
Sulfơxít phân tử với nhóm chức R-S(=O)-R′, R R′ nhóm hữu Một chất phổ biến số sulfơxít DMSO
Sulfon phân tử với nhóm chức R-S(=O)-R′, R R′ nhóm hữu
Thuốc thử Lawesson thuốc thử hóa học lấy ơxy từ chất hữu khác thay lưu huỳnh
Naptalen-1,8-điyl 1,3,2,4-đithiađiphốtphetan 2,4-đisulfua Đồng vị
Lưu huỳnh có 18 đồng vị, đồng vị ổn định: S32 (95,02%), S33 (0,75%), S34 (4,21%) S36 (0,02%) Các đồng vị khác S35 đồng vị phóng xạ có chu kỳ bán rã ngắn S35 tạo từ bắn phá tia vũ trụ với Ar40 khí Trái Đất Nó có chu kỳ bán rã 87 ngày
Khi khoáng chất sulfua theo nước mưa xuống đất cân đồng vị thể rắn thể lỏng sinh sai biệt nhỏ giá trị dS34 khoáng chất nguồn gốc Sự khác biệt khống chất sử dụng để ước tính nhiệt độ cân dC13 dS34 cacbonat tồn sulfua sử dụng để xác định pH độ khó giữ ơxy chất lỏng mang theo quặng trình hình thành quặng
(6)Phòng ngừa
Các chất đisulfua cacbon, ôxysulfua cacbon, sulfua hiđrô điôxít lưu huỳnh cần phải cẩn thận tiếp xúc
Mặc dù điơxít lưu huỳnh an toàn để sử dụng phụ gia thực phẩm với lượng nhỏ, nồng độ cao phản ứng với ẩm để tạo axít sulfurơ mà với lượng đủ lớn gây tổn thương cho phổi, mắt hay quan khác Trong sinh vật phổi trùng hay thực vật ngăn cản hô hấp
Sulfua hiđrô độc (nó độc nhiều so với xyanua) Mặc dù ban đầu có mùi, nhanh chóng làm cảm giác mùi, nạn nhân khơng biết diện muộn
hỏi đáp thắc mắc t tài liệu nhé