Väävel on keemiline element, mis on perioodilisuse tabeli kuuendas rühmas ja kolmandas perioodis. Käesolevas artiklis vaatleme üksikasjalikult selle keemilisi ja füüsikalisi omadusi, tootmist, kasutamist ja nii edasi. Füüsikalised omadused hõlmavad selliseid omadusi nagu värvus, elektrijuhtivuse tase, väävli keemistemperatuur jne. Keemiline omadus kirjeldab selle koostoimet teiste ainetega.
Väävel füüsika mõttes
See on habras aine. Tavatingimustes on see tahkes agregatsiooni olekus. Väävel on sidrunikollase värvusega.
Ja enamasti on kõik selle ühendid kollase varjundiga. Ei lahustu vees. Sellel on madal soojus- ja elektrijuhtivus. Need omadused iseloomustavad seda tüüpilise mittemetallina. Hoolimata asjaolust, et väävli keemiline koostis pole sugugi keeruline, võib sellel ainel olla mitu variatsiooni. Kõik sõltub kristallvõre struktuurist, mille abil aatomid on ühendatud, kuid nad ei moodusta molekule.
Niisiis, esimene võimalus on rombiväävel. Ta juhtub olemakõige stabiilsem. Seda tüüpi väävli keemistemperatuur on nelisada nelikümmend viis kraadi Celsiuse järgi. Kuid selleks, et antud aine läheks gaasilisse agregatsiooniolekusse, peab see esm alt läbima vedela oleku. Niisiis, väävel sulab temperatuuril, mis on sada kolmteist kraadi Celsiuse järgi.
Teine võimalus on monokliiniline väävel. See on nõelakujulised tumekollase värvusega kristallid. Esimest tüüpi väävli sulamine ja seejärel selle aeglane jahutamine põhjustab seda tüüpi väävli moodustumist. Sellel sordil on peaaegu samad füüsilised omadused. Näiteks seda tüüpi väävli keemistemperatuur on endiselt sama nelisada nelikümmend viis kraadi. Lisaks on seda ainet nii palju kui plastik. Seda saadakse peaaegu keemiseni kuumutatud rombikujulise külma vette valamisel. Seda tüüpi väävli keemistemperatuur on sama. Kuid ainel on omadus venida nagu kummil.
Teine füüsikalise omaduse komponent, millest tahaksin rääkida, on väävli süttimistemperatuur.
See arv võib olenev alt materjali tüübist ja päritolust erineda. Näiteks tehnilise väävli süttimistemperatuur on sada üheksakümmend kraadi. See on üsna madal näitaja. Muudel juhtudel võib väävli leekpunkt olla kakssada nelikümmend kaheksa kraadi ja isegi kakssada viiskümmend kuus kraadi. Kõik sõltub sellest, millisest materjalist see kaevandati, mis tihedusega see on. Aga sellest võib järeldadaet väävli põlemistemperatuur on teiste keemiliste elementidega võrreldes üsna madal, see on tuleohtlik aine. Lisaks võib mõnikord väävel ühineda kaheksast, kuuest, neljast või kahest aatomist koosnevateks molekulideks. Olles nüüd vaadelnud väävlit füüsika seisukohast, liigume edasi järgmise osa juurde.
Väävli keemiline iseloomustus
Sellel elemendil on suhteliselt väike aatommass, see on kolmkümmend kaks grammi mooli kohta. Väävlielemendi omadus hõlmab selle aine sellist omadust nagu võime omada erinevat oksüdatsiooniastet. Selle poolest erineb see näiteks vesinikust või hapnikust. Arvestades küsimust, mis on väävelelemendi keemiline omadus, ei saa mainimata jätta, et olenev alt tingimustest on sellel nii redutseerivaid kui ka oksüdeerivaid omadusi. Seega kaaluge antud aine koostoimet erinevate keemiliste ühenditega.
Väävel ja lihtained
Lihtsad on ained, mille koostises on ainult üks keemiline element. Selle aatomid võivad ühineda molekulideks, nagu näiteks hapniku puhul, või mitte ühineda, nagu metallide puhul. Seega võib väävel reageerida metallide, muude mittemetallide ja halogeenidega.
Koosmõju metallidega
Selline protsess nõuab kõrget temperatuuri. Nendel tingimustel toimub liitumisreaktsioon. See tähendab, et metalliaatomid ühinevad väävliaatomitega, moodustades seega keerulisi aineid sulfiide. Näiteks kui soojendatekaks mooli kaaliumi, segatuna ühe mooli väävliga, saame ühe mooli selle metalli sulfiidi. Võrrandi saab kirjutada järgmiselt: 2K + S=K2S.
Reaktsioon hapnikuga
See on väävlipõletus. Selle protsessi tulemusena moodustub selle oksiid. Viimast võib olla kahte tüüpi. Seetõttu võib väävli põlemine toimuda kahes etapis. Esimene on siis, kui üks mool väävlit ja üks mool hapnikku moodustavad ühe mooli vääveldioksiidi. Selle keemilise reaktsiooni võrrandi saate kirjutada järgmiselt: S + O2=SO2. Teine etapp on dioksiidile veel ühe hapnikuaatomi lisamine. See juhtub siis, kui kahele moolile vääveldioksiidile lisatakse kõrgel temperatuuril üks mool hapnikku. Tulemuseks on kaks mooli vääveltrioksiidi. Selle keemilise interaktsiooni võrrand näeb välja selline: 2SO2 + O2=2SO3. Selle reaktsiooni tulemusena moodustub väävelhape. Seega on kahe kirjeldatud protsessi läbiviimisel võimalik saadud trioksiid juhtida läbi veeauru joa. Ja me saame sulfaathappe. Sellise reaktsiooni võrrand on kirjutatud järgmiselt: SO3 + H2O=H2 SO 4.
Koosmõju halogeenidega
Väävli keemilised omadused, nagu ka teistel mittemetallidel, võimaldavad sellel reageerida selle ainerühmaga. See hõlmab selliseid ühendeid nagu fluor, broom, kloor, jood. Väävel reageerib kõigiga neist, välja arvatud viimane. Näiteks on vaadeldava fluorimise protsessoleme perioodilisuse tabeli element. Kuumutades nimetatud mittemetalli halogeeniga, on võimalik saada kaks fluoriidi variatsiooni. Esimene juhtum: kui võtame ühe mooli väävlit ja kolm mooli fluori, saame ühe mooli fluoriidi, mille valem on SF6. Võrrand näeb välja selline: S + 3F2=SF6. Lisaks on veel teine variant: kui võtta üks mool väävlit ja kaks mooli fluori, saame ühe mooli fluoriidi keemilise valemiga SF4. Võrrand kirjutatakse järgmiselt: S + 2F2=SF4. Nagu näete, sõltub kõik komponentide segamise proportsioonidest. Täpselt samamoodi on võimalik läbi viia väävli kloorimise (võib tekkida ka kaks erinevat ainet) või broomimise protsessi.
Koosmõju teiste lihtsate ainetega
Väävli elemendi iseloomustus sellega ei lõpe. Aine võib samuti astuda keemilisesse reaktsiooni vesiniku, fosfori ja süsinikuga. Koosmõjul vesinikuga tekib sulfiidhape. Selle reaktsiooni tulemusena metallidega võib saada nende sulfiide, mis omakorda saadakse ka väävli otsesel reaktsioonil sama metalliga. Vesinikuaatomite lisamine väävliaatomitele toimub ainult väga kõrge temperatuuri tingimustes. Kui väävel reageerib fosforiga, moodustub selle fosfiid. Sellel on järgmine valem: P2S3. Selle aine ühe mooli saamiseks peate võtma kaks mooli fosforit ja kolm mooli väävlit. Kui väävel interakteerub süsinikuga, moodustub vaadeldava mittemetalli karbiid. Selle keemiline valem näeb välja selline: CS2. Selle aine ühe mooli saamiseks peate võtma ühe mooli süsinikku ja kaks mooli väävlit. Kõik ülalkirjeldatud lisamisreaktsioonid toimuvad ainult siis, kui reagendid kuumutatakse kõrge temperatuurini. Oleme kaalunud väävli koostoimet lihtsate ainetega, nüüd liigume järgmise lõigu juurde.
Väävel ja kompleksühendid
Keerulised on need ained, mille molekulid koosnevad kahest (või enamast) erinevast elemendist. Väävli keemilised omadused võimaldavad sellel reageerida selliste ühenditega nagu leelised, aga ka kontsentreeritud sulfaathape. Selle reaktsioonid nende ainetega on üsna omapärased. Esiteks mõelge, mis juhtub, kui kõnealune mittemetall segatakse leelisega. Näiteks kui võtate kuus mooli kaaliumhüdroksiidi ja lisate neile kolm mooli väävlit, saate kaks mooli kaaliumsulfiidi, ühe mooli seda metallisulfiti ja kolm mooli vett. Sellist reaktsiooni saab väljendada järgmise võrrandiga: 6KOH + 3S=2K2S + K2SO3 + 3H2 O. Samal põhimõttel toimub koostoime naatriumhüdroksiidi lisamisel. Järgmisena kaaluge väävli käitumist, kui sellele lisatakse kontsentreeritud sulfaathappe lahus. Kui võtame ühe mooli esimest ja kaks mooli teist ainet, saame järgmised tooted: vääveltrioksiid kolme mooli koguses ja ka vesi - kaks mooli. See keemiline reaktsioon saab toimuda ainult siis, kui reagendid kuumutatakse kõrge temperatuurini.
Kõnealuse üksuse hankiminemittemetall
Väävli eraldamiseks erinevatest ainetest on mitu põhiviisi. Esimene meetod on selle eraldamine püriidist. Viimase keemiline valem on FeS2. Kui seda ainet kuumutada kõrgel temperatuuril ilma hapniku juurdepääsuta, võib saada veel ühe raudsulfiidi – FeS – ja väävli. Reaktsioonivõrrand on kirjutatud järgmiselt: FeS2=FeS + S. Teine väävli saamise meetod, mida sageli kasutatakse tööstuses, on väävelsulfiidi põletamine väike kogus hapnikku. Sel juhul saate kaalutud mittemetalli ja vett. Reaktsiooni läbiviimiseks peate võtma komponendid molaarsuhtes kaks kuni üks. Selle tulemusena saame lõpptooted vahekorras kaks kuni kaks. Selle keemilise reaktsiooni võrrandi saab kirjutada järgmiselt: O. Lisaks võib väävlit saada mitmesuguste metallurgiliste protsesside käigus, näiteks metallide nagu nikli, vase jt tootmisel.
Tööstuslik kasutamine
Mittemetall, mida me kaalume, on leidnud oma laialdasema kasutuse keemiatööstuses. Nagu eespool mainitud, kasutatakse seda siin sulfaathappe saamiseks. Lisaks kasutatakse väävlit komponendina tikkude valmistamisel, kuna see on tuleohtlik materjal. Samuti on see asendamatu lõhkeainete, püssirohu, säraküünalde jms tootmisel. Lisaks kasutatakse väävlit kahjuritõrjevahendite ühe koostisosana. ATmeditsiinis, kasutatakse seda komponendina nahahaiguste ravimite valmistamisel. Samuti kasutatakse kõnealust ainet erinevate värvainete tootmisel. Lisaks kasutatakse seda fosfori tootmisel.
Väävli elektrooniline struktuur
Nagu teate, koosnevad kõik aatomid tuumast, mis sisaldab prootoneid – positiivselt laetud osakesi – ja neutroneid ehk nulllaenguga osakesi. Elektronid tiirlevad ümber tuuma negatiivse laenguga. Et aatom oleks neutraalne, peab selle struktuuris olema sama arv prootoneid ja elektrone. Kui viimaseid on rohkem, on see juba negatiivne ioon – anioon. Kui prootonite arv on vastupidi suurem kui elektronide arv, on see positiivne ioon või katioon. Väävlihanioon võib toimida happejäägina. See on osa selliste ainete molekulidest nagu sulfiidhape (vesiniksulfiid) ja metallisulfiidid. Anioon tekib elektrolüütilise dissotsiatsiooni käigus, mis tekib aine lahustamisel vees. Sel juhul laguneb molekul katiooniks, mida võib kujutada metalli- või vesinikuioonina, samuti katiooniks - happejäägi või hüdroksüülrühma (OH-) iooniks.
Kuna väävli järjekorraarv perioodilisustabelis on kuusteist, võime järeldada, et see on prootonite arv selle tuumas. Selle põhjal võime öelda, et seal on ka kuusteist elektroni, mis pöörlevad ümber. Neutronite arvu saab leida, lahutades molaarmassist keemilise elemendi järjekorranumbri: 32- 16=16. Iga elektron ei pöörle juhuslikult, vaid teatud orbiidil. Kuna väävel on keemiline element, mis kuulub perioodilisuse tabeli kolmandasse perioodi, on tuuma ümber kolm orbiiti. Esimesel on kaks elektroni, teisel kaheksa ja kolmandal kuus. Väävliaatomi elektrooniline valem on kirjutatud järgmiselt: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4.
Levikus looduses
Põhimõtteliselt leidub kõnealust keemilist elementi mineraalide koostises, milleks on erinevate metallide sulfiidid. Esiteks on see püriit - rauasool; see on ka plii, hõbe, vase läige, tsingi segu, kinaver - elavhõbeda sulfiid. Lisaks võib väävel olla osa mineraalidest, mille struktuuri esindab kolm või enam keemilist elementi.
Näiteks kalkopüriit, mirabiliit, kieseriit, kips. Saate neid kõiki üksikasjalikum alt kaaluda. Püriit on ferrumsulfiid ehk FeS2. Sellel on helekollane värvus kuldse läikega. Seda mineraali võib sageli leida lisandina lapis lazuli's, mida kasutatakse laialdaselt ehete valmistamisel. See on tingitud asjaolust, et neil kahel mineraalil on sageli ühine leiukoht. Vase läige – kalkotsiit ehk kalkosiin – on metalliga sarnane sinakashall aine. Plii läige (galena) ja hõbedane läige (argentiit) on sarnaste omadustega: mõlemad näevad välja nagu metallid ja on halli värvi. Kaneel on pruunikaspunane tuhm hallide laikudega mineraal. Kalkopüriit, keemilinemille valem on CuFeS2, - kuldkollane, seda nimetatakse ka kuldseks seguks. Tsingisegu (sfaleriit) värvus võib olla merevaigust tulioranžini. Mirabilite - Na2SO4x10H2O - läbipaistvad või valged kristallid. Seda nimetatakse ka Glauberi soolaks, mida kasutatakse meditsiinis. Kieseriidi keemiline valem on MgSO4xH2O. See näib valge või värvitu pulbrina. Kipsi keemiline valem on CaSO4x2H2O. Lisaks on see keemiline element osa elusorganismide rakkudest ja oluline mikroelement.
