V. Oxi Lưu huỳnh lí thuyết về phản ứng hoá học
3.Lưu huỳnh
Kí hiệu hoá học : S Khối lượng nguyên tử : 32 Số thứ tự : 16
Cấu hình electron : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4
a). Tính chất vật lí và cấu tạo phân tử của lưu huỳnh
Lưu huỳnh là chất rắn màu vàng, giòn, thực tế không tan trong nước, không thấm nước nhưng tan nhiều trong các dung môi hữu cơ như : rượu, benzen..., dẫn điện và dẫn nhiệt kém.
Lưu huỳnh sôi ở 444,6oC tạo thành hơi màu đỏ nâu. Nếu làm nguội nhanh thì hơi lưu huỳnh chuyển thành bột mịn, gồm những tinh thể nhỏ, gọi là lưu huỳnh hoa.
Ở trạng thái rắn, mỗi phân tử lưu huỳnh gồm 8 nguyên tử (S8) khép kín thành vòng.
Do mạng tinh thể lưu huỳnh là mạng phân tử nên lưu huỳnh nóng chảy ở nhiệt độ tương đối thấp 112,8oC, chỉ cao hơp nhiệt độ sôi của nước một ít. Nếu tiếp tục đun nóng đến 187oC lưu huỳnh lỏng trở nên sẫm, có màu vàng nâu và đặc lại, gọi là lưu huỳnh dẻo. Đó là một dạng thù hình của lưu huỳnh. Trong lưu huỳnh dẻo phân tử lưu huỳnh có cấu tạo mạch rất dài giống như phân tử cao su nên lưu huỳnh có tính đàn hồi. Như vậy, tồn tại những phân tử lưu huỳnh có thành phần khác nhau. Để đơn giản, ta chỉ viết phân tử lưu huỳnh gồm 1 nguyên tử : S.
b). Tính chất hoá học của lưu huỳnh
Là một phi kim khá hoạt động, lưu huỳnh dễ tạo ra hợp chất với nhiều kim loại, thường là khi đu nóng.
Chẳng hạn, hỗn hợp gồm bột sắt và bột lưu huỳnh nếu được đun nhẹ lúc đầu thì phản ứng xảy ra rất mạnh, toả nhiều nhiệt :
Fe + S = FeS
Phản ứng giữa lưu huỳnh với nhôm hoặc với kẽm cũng xảy ra mãnh liệt kèm theo sự loé sáng. Những sợi dây đồng mảnh có thể cháy trong hơi lưu huỳnh tạo ra CuS màu đen.
Thuỷ ngân phản ứng với lưu huỳnh ở ngay nhiệt độ thường : Hg + S = HgS
Hợp chất của lưu huỳnh với kim loại thuộc loại muối, gọi là sunfua (FeS - sắt sunfua, Al2S3 - nhôm sunfua, ...) Lưu huỳnh cũng phản ứng trực tiếp với hiđro. Khi dẫn hiđro vào ống nghiệm đứng lưu huỳnh đang sôi thì ở đầu ống dẫn khí xuất hiện khí mùi trứng thối, đó là hiđro sunfua :
H2 + S = H2S Phản ứng này không thực hiện đến cùng.
Từ những sản phẩm của các phản ứng đã nêu, ta thấy oxi và lưu huỳnh
tạo ra những hợp chất có thành phần giống nhau và ở đó oxi và lưu huỳnh
đều có số oxi hoá -2 :
Lưu huỳnh tác dụng hầu như với tất cả các phi kim, trừ nitơ và iot.
Khi bị đốt, lưu huỳnh cháy trong không khí với ngọn lửa màu xanh, tạo ra
lưu huỳnh (IV) oxit :
S + O2 = SO2
Trong các oxit SO2 và SO3, do độ âm điện của lưu huỳnh (2,5) nhỏ hơn của oxi nên liên kết cộng hoá trị giữa oxi và lưu huỳnh là có cực, số oxi hoá của lưu huỳnh trong các oxit đó là +4 và +6.
Tóm lại, trong những phản ứng với kim loại và hiđro thì lưu huỳnh là chất oxi hoá, còn trong phản ứng với phi kim hoạt động hơn, chẳng hạn oxi, thì lưu huỳnh là chất khử.
c). Lưu huỳnh trong tự nhiên - Ứng dụng của lưu huỳnh
1. Lưu huỳnh thuộc loại nguyên tố phổ biến, nó chiếm 0,05% khối lượng vỏ Trái Đất. Trong tự nhiên, lưu huỳnh ở trạng thái tự do (Italia, Mĩ, Nhật Bản, Liên Xô cũ là những nước có mỏ lưu huỳnh lớn) và trong thành phần hợp chất. Những quặng chứa lưu huỳnh là : pirit FeS2, xfalerit SnS, galen PbS, muối Na2SO4.10H2O, thạch cao
CaSO4.2H2O, muối chát MgSO4.7H2O. Lưu huỳnh cũng có trong cơ thể động vật và thực vật (trong thành phần của protein).
2. Lưu huỳnh có nhiều ứng dụng. Trong công nghiệp, lưu huỳnh được dùng chủ yếu để sản xuất axit sunfuric. Một lượng lớn lưu huỳnh dùng để luyện cao su : nó làm tăng độ bền chắc và tính đàn hồi của cao su. Nếu cho nhiều lưu huỳnh vào cao su thì được chất dẻo ebonit dùng làm chất cách điện. Lưu huỳnh còn được dùng để trừ sâu cho một số loại cây, để chế thuốc súng đen, thuốc đầu que diêm, chế mỡ chữa bệnh ngoài da v.v...