IV. NGUYÊN TỐ S, Se, Te
3. Trạng thái tự nhiên và thành phần các đồng vị
Lưu huỳnh là nguyên tố khá phổ biến trong tự nhiên chiếm 0,1% khối lượng vỏ qủa đất. Nĩ cĩ thể tồn tại ở trạng thái tự do và tập trung chủ yếu ở các vùng cĩ núi lửa. Cĩ nhiều mỏ lưu huỳnh lớn ở Mỹ và Nga. Lưu huỳnh ở dạng hợp chất nhiều hơn ở trạng thái tự do. Các hợp chất của được chia làm hai nhĩm:
- Nhĩm sunfat: Trong thành phần thường chứa các kim loại kiềm và kim loại kiềm thổ như: Na2SO4.10H2O, CaSO4.2H2O, BaSO4, ..., nhiều nhất là CaSO4
- Nhĩm sunfua: Gồm các sunfua kim loại nặng như PbS, FeS, FeS2, Cu2S, ZnS, ...
Lưu huỳnh tồn tại dưới dạng bốn đồng vị là 32S(95,04%), 33S(0,74%), 34S(4,2%) và 36S(0,02%). Người ta cũng đã điều chế được các đồng vị nhân tạo phĩng xạ β là 31S và 37S.
4. Các dạng thù hình
Lưu huỳnh tồn tại dưới một số dạng thù hình khác nhau. Hai dạng tinh thể thơng thường nhất của lưu huỳnh là dạng tà phương và dạng đơn tà.
Lưu huỳnh tà phương, cịn gọi là Sα cĩ màu vàng, nĩng chảy ở 112,8 0C, khối lượng riêng là 2,06 gam/cm3, bền ở nhiệt độ thường, trên 95,5 0C chuyển sang dạng đơn tà Sβ. loại lưu huỳnh cĩ sẵn trong tự nhiên là lưu huỳnh tà phương.
Lưu huỳnh đơn tà Sβ cĩ màu vàng nhạt, nĩng chảy ở 119,20C, cĩ khối lượng riêng là 1,96 gam/cm3, nĩ bền ở trên 95,5 0C, dưới nhiệt độ này nĩ chuyển dần sang dạng tà phương.
Như vậy hai dạng của lưu huỳnh cĩ thể chuyển hĩa cho nhau: Sα Sβ ∆H0 = 0,401 kJ/mol Tà phương Đơn tà
Dạng bề ngồi của các tinh thể lưu huỳnh tà phương và lưu huỳnh đơn tà được trình bày trong hình dưới đây:
Tà phương Đơn tà
Các tinh thể của hai dạng thù hình này, chỉ khác nhau về sự định hướng của vịng S8 mà thơi. Phép xác định khối lượng phân tử của lưu huỳnh trong các dung mơi khác nhau bằng phương pháp nghiệm lạnh, cho thấy rằng lưu huỳnh tà phương và đơn tà đều gồm những phân tử cĩ tám nguyên tử S. Tuy nhiên, vì lí do động học, trong những phản ứng hĩa học cĩ lưu huỳnh tham gia, người ta thường dùng kí hiệu S để chỉ lưu huỳnh chứ khơng dùng S 8. Các nguyên tử S trong phân tử S8 liên kết với nhau bằng liên kết cộng hĩa trị tạo thành một vịng khép kín gấp khúc và cĩ 8 cạnh, 4 nguyên tử nằm trong cùng một mặt phẳng ở phía trên và 4 nguyên tử khác xen kẽ nằm trong cùng một mặt phẳng phía dưới
1080 2,05A0
Ngồi hai dạng tà phương và đơn tà, lưu huỳnh cịn cĩ một số dạng thù hình khác nữa, như lưu huỳnh hoa(dạng vơ định hình), lưu huỳnh dẻo: kém bền ở nhiệt độ thường, gồm những nạch S∞ (∞ khoảng vài ngàn) hình gấp khúc phân bố khơng đều nhau.
lỏng hơi t0C Áp suất 1 S α Sß A B C D F G E 95,5 112,8 119,2
Giản đồ trạng thái của lưu huỳnh