Rikki on melko yleinen kemiallinen alkuaine luonnossa (pitoisuudeltaan kuudestoista maankuoressa ja kuudes luonnollisissa vesissä). Siellä on sekä luonnollista rikkiä (alkuaineen vapaa tila) että sen yhdisteitä.
Rikki luonnossa
Tärkeimpiä luontaisia rikkimineraaleja ovat rautapyriitti, sfaleriitti, galenia, kinaperi, antimoniitti. Maailmanmeri sisältää pääasiassa kalsium-, magnesium- ja natriumsulfaatteja, jotka aiheuttavat luonnonvesien kovuutta.
Miten rikki saadaan?
Rikkimalmien louhinta suoritetaan eri menetelmillä. Pääasiallinen tapa saada rikkiä on sulattaa se suoraan pellolla.
Avolouhintaan kuuluu kaivinkoneiden käyttö rikkimalmia peittävien kivikerrosten poistamiseen. Kun malmikerrokset on murskattu räjähdyksellä, ne lähetetään rikkisulattoon.
Teollisuudessa rikkiä saadaan sulatusuunien prosessien sivutuotteena öljynjalostuksen aikana. Sitä on suuria määriä maakaasussa (esimrikkidioksidi tai rikkivety), jonka uutto kerrostetaan käytettyjen laitteiden seinämille. Kaasusta t alteen otettua hienojakoista rikkiä käytetään kemianteollisuudessa raaka-aineena erilaisten tuotteiden valmistukseen.
Tätä ainetta voidaan saada myös luonnollisesta rikkidioksidista. Tätä varten käytetään Claus-menetelmää. Se koostuu "rikkikuoppien" käytöstä, joissa rikki poistetaan kaasusta. Tuloksena on asf alttiteollisuudessa laaj alti käytetty modifioitu rikki.
Rikin tärkeimmät allotrooppiset modifikaatiot
Rikillä on allotropiaa. Tunnetaan suuri määrä allotrooppisia modifikaatioita. Tunnetuimmat ovat rombinen (kiteinen), monokliininen (neulamainen) ja muovinen rikki. Kaksi ensimmäistä muunnelmaa ovat stabiileja, kolmas muuttuu rombiseksi jähmettyessään.
Rikkiä kuvaavat fysikaaliset ominaisuudet
Ortorombisten (α-S) ja monokliinisten (β-S) modifikaatioiden molekyylit sisältävät kukin 8 rikkiatomia, jotka liittyvät suljetussa syklissä yksittäisillä kovalenttisilla sidoksilla.
Normaaleissa olosuhteissa rikillä on rombinen muunnos. Se on keltainen kiinteä kiteinen aine, jonka tiheys on 2,07 g/cm3. Sulaa 113°C:ssa. Monokliinisen rikin tiheys on 1,96 g/cm3, sen sulamispiste on 119,3 °C.
Sulatessa rikki laajenee ja muuttuu keltaiseksi nesteeksi, joka muuttuu ruskeaksi 160 °C:ssa jamuuttuu viskoosiksi tummanruskeaksi massaksi, kun se saavuttaa noin 190 °C. Tämän arvon yläpuolella rikin viskositeetti laskee. Noin 300 °C:ssa se siirtyy jälleen nestemäiseen nestetilaan. Tämä johtuu siitä, että lämmityksen aikana rikki polymeroituu, mikä lisää ketjun pituutta lämpötilan noustessa. Ja kun lämpötila saavuttaa yli 190 °C, havaitaan polymeeriyksiköiden tuhoutuminen.
Kun rikkisulaa jäähdytetään luonnollisesti lieriömäisissä upokkaissa, muodostuu niin sanottu rikkipala - suurikokoisia rombisia kiteitä, joiden muoto on vääristynyt oktaedrien muodossa, joissa on osittain "leikatut" pinnat tai kulmat.
Jos sulalle aineelle suoritetaan nopea jäähdytys (esimerkiksi kylmällä vedellä), voidaan saada muovista rikkiä, joka on ruskehtavan tai tummanpunaisen väristä elastista kumimaista massaa, jonka tiheys on 2,046 g /cm 3. Tämä muunnos, toisin kuin rombinen ja monokliininen, on epästabiili. Vähitellen (usean tunnin aikana) se muuttaa väriä keltaiseksi, muuttuu hauraaksi ja muuttuu rombiseksi.
Kun rikkihöyryä (korkeasti lämmitetty) jäädytetään nestemäisellä typellä, muodostuu sen purppurainen modifikaatio, joka on stabiili alle -80 °C:n lämpötiloissa.
Rikki ei käytännössä liukene vesiympäristöön. Sille on kuitenkin ominaista hyvä liukoisuus orgaanisiin liuottimiin. Huono sähkön ja lämmön johde.
Rikin kiehumispiste on 444,6 °C. Kiehumisprosessiin liittyy oranssinkeltaisten höyryjen vapautumista, jotka koostuvat pääasiassa S8 molekyyleistä, jotka myöhemmässä kuumentuessa dissosioituvat, jolloin muodostuu tasapainomuotoja S 6, S4 ja S2. Lisäksi kuumennettaessa suuret molekyylit hajoavat, ja yli 900 asteen lämpötiloissa parit koostuvat käytännössä vain S2 molekyyleistä, jotka hajoavat atomeiksi 1500 °C:ssa.
Mitkä ovat rikin kemialliset ominaisuudet?
Rikki on tyypillinen ei-metalli. kemiallisesti aktiivinen. Hapettavat-rikin pelkistävät ominaisuudet ilmenevät suhteessa useisiin alkuaineisiin. Kuumennettaessa se yhdistyy helposti melkein kaikkien elementtien kanssa, mikä selittää sen pakollisen läsnäolon metallimalmeissa. Poikkeuksia ovat Pt, Au, I2, N2 ja inertit kaasut. Rikin hapetustilat yhdisteissä ovat -2, +4, +6.
Rikin ja hapen ominaisuudet saavat sen palamaan ilmassa. Tämän vuorovaikutuksen seurauksena muodostuu rikki- (SO2) ja rikkihappoanhydridejä (SO3), joita käytetään rikki- ja rikkihapon tuottamiseen. hapot.
Huonelämpötilassa rikin pelkistävät ominaisuudet ilmenevät vain suhteessa fluoriin, reaktiossa, jossa rikkiheksafluoridia muodostuu:
S + 3F2=SF6.
Kuumennettuna (sulan muodossa) se vuorovaikuttaa kloorin, fosforin, piin ja hiilen kanssa. Vedyn kanssa tapahtuvien reaktioiden seurauksena se muodostaa rikkivedyn lisäksi sulfaaneja yhdistettynä yhteiseenkaava H2SX.
Rikin hapettavat ominaisuudet havaitaan vuorovaikutuksessa metallien kanssa. Joissakin tapauksissa voidaan havaita varsin rajuja reaktioita. Vuorovaikutuksen seurauksena metallien kanssa muodostuu sulfideja (rikkiyhdisteitä) ja polysulfideja (monirikkipitoisia metalleja).
Pitkän ajan kuumennettaessa se reagoi väkevien hapettavien happojen kanssa, hapettaen samalla.
Mieti seuraavaksi rikkiyhdisteiden pääominaisuuksia.
Rikkidioksidi
Rikkioksidi (IV), jota kutsutaan myös rikkidioksidiksi ja rikkihappoanhydridiksi, on kaasu (väritön), jolla on pistävä, tukehduttava haju. Sillä on taipumus nesteytyä paineen alaisena huoneenlämmössä. SO2 on happooksidi. Sille on ominaista hyvä vesiliukoisuus. Tässä tapauksessa muodostuu heikko, epästabiili rikkihappo, jota on vain vesiliuoksessa. Rikkidioksidin ja alkalien vuorovaikutuksen seurauksena muodostuu sulfiitteja.
Sillä on melko korkea kemiallinen aktiivisuus. Selkeimmät ovat rikkioksidin (IV) pelkistävät kemialliset ominaisuudet. Tällaisiin reaktioihin liittyy rikin hapetusasteen nousu.
Rkkioksidin hapettavat kemialliset ominaisuudet ilmenevät voimakkaiden pelkistimien (kuten hiilimonoksidin) läsnä ollessa.
Rikkitrioksidi
Rikkitrioksidi (rikkianhydridi) - korkein rikin oksidi (VI). Normaaleissa olosuhteissa se on väritöntä, haihtuvaa nestettä, jolla on tukahduttava haju. Sillä on kyky jäätyä lämpötiloissaalle 16,9 astetta. Tässä tapauksessa muodostuu kiinteän rikkitrioksidin erilaisten kiteisten modifikaatioiden seos. Rikkioksidin korkeat hygroskooppiset ominaisuudet saavat sen "savuksi" kosteassa ilmassa. Tämän seurauksena muodostuu rikkihappopisaroita.
Rikkivety
Rikkivety on vedyn ja rikin binaarinen kemiallinen yhdiste. H2S on myrkyllinen väritön kaasu, jolle on tunnusomaista makeahko maku ja mätä munan haju. Se sulaa -86 °C:ssa, kiehuu -60 °C:ssa. Termisesti epävakaa. Yli 400 °C:n lämpötiloissa rikkivety hajoaa S:ksi ja H2. Sille on ominaista hyvä liukoisuus etanoliin. Se liukenee huonosti veteen. Veteen liukenemisen seurauksena muodostuu heikkoa rikkihappoa. Rikkivety on voimakas pelkistävä aine.
Syttyvä. Kun se palaa ilmassa, voidaan havaita sininen liekki. Suurina pitoisuuksina se voi reagoida monien metallien kanssa.
Rikkihappo
Rikkihappo (H2SO4) voi olla eri pitoisuutta ja puhtautta. Vedettömässä tilassa se on väritön, hajuton, öljyinen neste.
Lämpötila, jossa aine sulaa, on 10 °C. Kiehumispiste on 296 °C. Se liukenee hyvin veteen. Kun rikkihappo liukenee, muodostuu hydraatteja ja vapautuu suuri määrä lämpöä. Kaikkien vesiliuosten kiehumispiste onpaine 760 mm Hg. Taide. ylittää 100 °C. Kiehumispiste kohoaa hapon pitoisuuden kasvaessa.
Aineen happamat ominaisuudet ilmenevät vuorovaikutuksessa emäksisten oksidien ja emästen kanssa. H2SO4 on kaksiemäksinen happo, jonka ansiosta se voi muodostaa sekä sulfaatteja (keskisuoloja) että hydrosulfaatteja (happosuoloja). jotka liukenevat veteen.
Rikkihapon ominaisuudet ilmenevät selkeimmin redox-reaktioissa. Tämä johtuu siitä, että H2SO4 rikin koostumuksessa on korkein hapetusaste (+6). Esimerkki rikkihapon hapettavien ominaisuuksien ilmenemisestä on reaktio kuparin kanssa:
Cu + 2H2SO4 =CuSO4 + 2H 2O + SO2.
Rikki: hyödyllisiä ominaisuuksia
Rikki on eläville organismeille välttämätön hivenaine. Se on olennainen osa aminohappoja (metioniini ja kysteiini), entsyymejä ja vitamiineja. Tämä elementti osallistuu proteiinin tertiaarisen rakenteen muodostumiseen. Proteiinien sisältämän kemiallisesti sitoutuneen rikin määrä vaihtelee välillä 0,8-2,4 painoprosenttia. Alkuaineen pitoisuus ihmiskehossa on noin 2 grammaa 1 painokiloa kohden (eli noin 0,2 % on rikkiä).
Mikroelementin hyödyllisiä ominaisuuksia tuskin voi yliarvioida. Veren protoplasmaa suojaava rikki on kehon aktiivinen apulainen taistelussa haitallisia bakteereja vastaan. Veren hyytyminen riippuu sen määrästä, eli elementti auttaaylläpitää riittävää tasoa. Rikillä on myös tärkeä rooli kehon tuottaman sappipitoisuuden normaaleissa arvoissa.
Kutsutaan usein "kauneuden mineraaliksi", koska se on välttämätön terveen ihon, kynsien ja hiusten ylläpitämiselle. Rikillä on kyky suojata kehoa erilaisilta negatiivisilta ympäristövaikutuksilta. Tämä auttaa hidastamaan ikääntymisprosessia. Rikki puhdistaa kehon myrkkyistä ja suojaa säteilyltä, mikä on erityisen tärkeää tällä hetkellä vallitsevassa ympäristötilanteessa.
Riittämätön määrä mikroelementtejä kehossa voi johtaa huonoon toksiinien erittymiseen, vastustuskyvyn ja elinvoiman heikkenemiseen.
Sulfur osallistuu bakteerien fotosynteesiin. Se on osa bakterioklorofylliä, ja rikkivety on vedyn lähde.
Rikki: kiinteistöt ja teolliset sovellukset
Laajimmin käytetty rikki on rikkihapon valmistuksessa. Tämän aineen ominaisuudet mahdollistavat myös sen käytön kumin vulkanointiin, sienitautien torjunta-aineena maataloudessa ja jopa lääkkeenä (kolloidinen rikki). Lisäksi rikkiä käytetään tulitikkujen ja pyroteknisten koostumusten valmistukseen, se on osa rikkiasf altin valmistukseen tarkoitettuja rikkibitumikoostumuksia.
