Күкірт – қазіргі уақытта адамзат толығымен дерлік зерттейтін зат. Ежелгі уақытта ол мистикалық болып саналды, құпиялардың, аңыздар мен мифтердің қоршауында болды, өйткені адамдар белгісіз нәрсенің алдында ырымшылдық қорқынышы пайда болды. Дегенмен, күкірттің көптеген физикалық қасиеттері адамдарға Менделеев элементті периодтық жүйеге орналастырып, оған 16 нөмірін бергенге дейін белгілі болған. Бұл зат Гомер дәуірінде кеңінен қолданылған, сонымен қатар ол туралы кейбір мәліметтер (шартты түрде сенімді) болуы мүмкін. Жаңа және Ескі өсиеттен табуға болады.
Химиялық элемент
Бір түнде күкірт сияқты зат туралы ғасырлар бойы жинақталған ақпаратты жүйелеу өте қиын болды. Мұнымен көптеген ғалымдар айналысты, бірақ Д. И. Менделеев оның химиялық элементтер класына жататынын анықтай алды. Периодтық жүйеде ол 16 санымен белгіленеді. Күкірт үшінші периодта, негізгі топшаның алтыншы тобында орналасқан, атомдық массасы 32, тығыздығы(қалыпты жағдайда) - 2070 кг/м3.
Қолдану тарихы
Ежелгі адамдар күкірттің өздеріне белгілі физикалық қасиеттерін белсенді түрде пайдаланған. Оның пайда болуының қайнар көзі ерекше қасиеттерге ие жер құдайлары немесе жер асты адамдары саналды. Бұл заттың тән иісі және оның тұтануының қарапайымдылығы әртүрлі діни рәсімдер кезінде және «зұлым рухтарды» қуу кезінде шіркеу қызметшілеріне пайдалы болды. Болашақта күкірт әскери мақсатта қолданыла бастады, ол жанғыш қоспалардың бөлігі болды. Ықтималдылықтың жоғары дәрежесімен, ол жауға қасиетті қасіретін тудырған «грек отын» жасау үшін қолданылған деп айтуға болады. Күнделікті өмірде күкірт және оның қосылыстары косметологияда, ауыл шаруашылығында қолданылды, оның көмегімен олар маталарды ағартады және паразиттерді жойды. Ежелгі Қытайда күкіртті қолдану арқылы алғашқы пиротехникалық тәжірибелер жасалды. Алынған қоспалар әлі мылтық емес еді, бірақ оның формуласын құруға негіз болды, айтпақшы, заманауи жағдайларда жаңартылған. Дегенмен, бастапқы кезеңде күкірт оның негізі болды. Химия, дәлірек айтсақ, сол кездегі алхимия бұл элементті «барлық металдардың атасы» деп атайды. Мұндай қорытынды көптеген кендерде күкірттің болуына және оның жанғыштығының жоғарылауына негізделген. Лавуазье 1789 жылы бұл мифті жоққа шығарды. Ғалым элементті бейметалдарға жатқызды және одан әрі зерттеулер көрсеткендей, ол дұрыс болды. Медицинада күкірт қосылыстары антисептикалық және паразитке қарсы агенттер ретінде қолданылды.
Табиғатта
Жер қыртысының жыныстарындағы күкіртжеткілікті жиі кездеседі. Қолжетімділігі мен таралуы бойынша ол барлық химиялық элементтер арасында 16-шы орында. Күкірт атомының құрылымы бұл заттың таза күйінде (белгілі бір табиғи жағдайларда) болуына мүмкіндік береді. Бірақ көп жағдайда ол әртүрлі кендердің құрамына кіреді, қосылыстарда сульфидтер мен сульфаттар түзеді. Ең кең тарағандары оның металдармен байланысы: темір колчеданы (пирит), киноварь, қорғасын жылтырлығы (гален), мырыш қоспасы (сфалерит). Мұхиттарда магний, кальций, натрий сульфаттары бар. Бүгінгі таңда пайдалы қазбалардың 200-ден астам атауы анықталған. Екіншісі - мазмұнының массалық үлесі бойынша - топ гипс, кизерит, Глаубер тұзы. Күкірт белок молекулаларының құрамына кіреді, яғни ол жануарлар организмдерінде кездеседі. Органикалық қосылыстар өте кең таралған: мұнай, газ және табиғи көмір. Күкірт пен оның туындыларының негізгі көзі жанартау атқылауы болып табылады, бірақ адамның әрекеті (өнеркәсіптік, шаруашылық) бұл процесті жеделдетіп, байытты. Бұл заттың едәуір мөлшері жер асты суларында, сазда, гипсте, көлдер мен теңіздердің түбінде, мұнайда, табиғи газда және көмірде, сортаңдарда және мұхит суларында жинақталған. Биосферадағы күкірт айналымы микроорганизмдердің көмегімен жүзеге асады, оған ылғал да ықпал етеді, ол үлкен су айдынының бетінен буланып, жауын-шашын түрінде түседі және қалдықтармен теңіздер мен мұхиттарға қайта ағады. өзендердің ағындары.
Аты
Алхимияның дамуы кезінде бірнеше атаулар болды,ол қазіргі күкірт химиялық элементін белгіледі. Олар қандай затты білдіргені анық емес, мүмкін бұл қосылыстар, кен немесе күкірт диоксиді туралы болды. Менделеевтің периодтық жүйесінде күкіртті S (Sulphur) таңбасымен белгілейді. Бұл латын атауының нақты шығу тегі жоқ, ол ежелгі грек тілінен алынған болуы мүмкін және оны «жану» деп аударуға болады. Орыс тілінде қолданылатын термин өте ежелгі тамырларға ие. «Күкірт» сөзі жағымсыз иісті заттарды, жанғыш қоспаларды білдіреді. Заттың түсінен атаудың шығу тегі туралы нұсқасы да бар: «ашық сары», «сұр», яғни анықталмаған. Барлық шайырлар осылай аталады. Заттың қазіргі заманда қолданылмайтын екінші атауы – «богей». Ол сондай-ақ тұтанғыш және жағымсыз иіс ұғымдарын анықтайды. Филологтар бұл сөздің санскрит түбірі «өлтіру» деген тұжырымға келді, бұл күкірт диоксидінің қасиетіне байланысты болса керек.
Күкірттің физикалық қасиеттері
Аллотроптық модификацияға байланысты элементтің ішіндегі байланыстар әр түрлі болады. Тордың үш қалыптасқан түрін (тұрақты атомдар тізбегі) ажырату әдеттегідей: ромбты, пластикалық, моноклиникалық. Күкірт затының түсі мен физикалық қасиеттері модификациясына байланысты. Ең тұрақты және кең тарағандары циклдік қосылыстар S8. Дәл осы тізбек түрі кристалды күкіртке, сарғыш реңкті сынғыш затқа тән. Пластикалық және моноклиникалық модификациялар тұрақсыз және циклдік құрылымға айналадыалғаннан кейін біраз уақыттан кейін өздігінен. Бұл жағдайда күкірт формуласында S4 немесе S6 таңбасы бар. Қалыпты жағдайда (бөлме температурасы) тұрақты қосылыс ромбтық тізбек болып табылады: қыздыру процесінде зат агрегацияның сұйық күйіне өтеді, содан кейін қоюланады. Біртіндеп салқындату моноклиникалық күкірттің ине тәрізді кристалдарын түзеді, олардың түсі қою сары түсті. Балқыған зат суық сумен әрекеттескенде құрылымы резеңкеге ұқсас, бірнеше полимерлі тізбектерден тұратын, лас сары (қара) түсті пластикалық аллотропты модификация түзіледі. Күкірттің ең көп тараған сипаттамасы - сумен әрекеттеспейтін, оның бетінде қалатын сары түсті қатты зат. Еріткіш ретінде органикалық қосылыстарды қолдануға болады: скипидар, күкіртті көміртек және т.б. Күкірт қалыпты жағдайда қарапайым зат ретінде келесі термодинамикалық қасиеттерге ие:
- Салыстырмалы тығыздық – 2,070 г/см3.
- Жылуөткізгіштік - 300 К.
- Балу температурасы - 112 oC.
- Молярлық жылу сыйымдылығы - 22,6 Дж.
- Қайнау температурасы - 444 oC.
- Молярлық көлем - 15,5 см3/моль.
Қыздыру процесінде молекуладағы күкірт атомдарының саны азаяды. 300 оС кезінде бұл өте белсенді қозғалатын сұйықтық, буларды алу үшін температура 450 оС дейін көтеріледі. Процессте монотомды күкіртті алуға боладызатты 1760 - S2 - S) дейін қыздыру. Бұл зат электр және жылуды нашар өткізеді, оны қолдануда кеңінен қолданылады.
Химиялық қасиеттері
Күкірт барлық металдармен әрекеттесіп сульфидтер түзеді. Көп жағдайда химиялық реакция катализаторды қажет етеді, ол жылу. Қалыпты жағдайда (бөлме температурасы) байланыс тек сынаппен жүреді. Бұл қасиет металл тамшыларының оттегімен әрекеттесуі нәтижесінде пайда болатын оның буларын бейтараптандыру үшін қолданылады. Элемент платинамен, иридиймен, алтынмен әрекеттеспейді. Алынған сульфидтер жанғыш қосылыстар болып табылады, олар тұтанған кезде өте қарқынды жанады. Ашық ауада тазартылған күкірт оттегімен әрекеттеседі. Бұл қосылыс түссіз газдың (күкіртті ангидрид) түзілуімен және жануымен сипатталады. Сутегімен әрекеттесудің қайтымды реакциясы қыздыру кезінде жүреді (көміртек пен кремнийге ұқсастығы бойынша), нәтижесінде пайда болатын газдар күкіртсутек, күкіртті көміртек деп аталады. Периодтық жүйенің VI тобының барлық басқа элементтері сияқты күкірт тығыздалған түтікте галогендермен (фтор, бром, хлор, фосфор) әрекеттеседі. Бөлме температурасында реакция тек фтормен ғана мүмкін болады. Күкірт хлориді - химия өнеркәсібінде ең көп қолданылатын зат. Ол сумен және қышқыл ерітінділерімен әрекеттеспейді, сілтілері бар қосылыстар қайтымды – катализатор әсер еткенде түзіледі. Көптегенбар қышқылдар мен тұздар күкірттің оттегімен және сутегімен қосылуы нәтижесінде түзіледі (температура міндетті шарт).
Электрондық құрылым
Күкірт атомының құрылымы элементтің тотықтырғыш және тотықсыздандырғыш қызметін атқаруына, ал химиялық реакцияда басқа валенттілікке ие болуына мүмкіндік береді. Бұл электрондардың деңгейлер бойынша таралуына байланысты. Атом ядросының заряды +16, атомдық массасы 32 (16 протон мен нейтрон), радиусы 127 pm. Күкірт схемасы (электрондық) келесідей: S+16)2)8)6; демалыста - 1S22S22P63S23P4. Үшінші деңгейде күкірт атомында бес бос орбиталь бар, сондықтан оның қосылыстарындағы валенттілік келесі шектерде өзгереді: -2, +2, +4, +6, бұл оның қозу дәрежесіне байланысты.
Депозиттер
Өндірілетін күкірт мөлшері жыл сайын артып келеді. Бұл технологиялық жетістіктерге және бұрыннан белгілі химиялық элементтерді мұқият зерттеуге байланысты үнемі өсіп келе жатқан оны қолданудың жеткілікті кең ауқымына байланысты. Табиғатта күкірт табиғи түрде кездеседі және көптеген кендердің құрамына кіреді. Осыған байланысты оны алудың әртүрлі әдістері қолданылады. Стратиформды кен орындары АҚШ-та, Иракта, Орта Еділ бойы мен Карпат аймағында кең таралған. Олар пайызбен есептегенде ең тиімді, күкірттің 50-ден 60%-ға дейіні сонда өндіріледі. Карбонатты және сульфатты жыныстар тереңдігі ондаған метрге және ұзындығы бірнеше жүзге жететін үлкен қабаттарда жатыр. Тұзды күмбезді кен орындары мұнай қарқынды өндірілетін аймақтарға тән. Ең ірі кен орындарына АҚШ, Чили және Мексика қатарлас игеріп жатқан Мексика шығанағы аймағы жатады. Ең заманауи, жақында пайда болған кен орындары – вулканогендік кен орындары. Олардың пайда болуы жер қыртысындағы тектоникалық бұзылыстармен және жанартаулардың әрекетімен байланысты. Сәйкесінше бұл кен орындары Тынық мұхитында орналасқан. Жапония мен Ресей бұл аймақтарды белсенді түрде дамытуда. Еуразия аумағында аналық күкірт кен орындары жиі кездеседі, олар өте ертеден шыққан және негізінен жер үсті қабаттарында орналасқан. Орал таулары, Сицилия аралы, Еділ бойы, Львов облысы бүгінгі күнге дейін игеріліп жатқан кен орындары болып табылады. Дүниежүзілік күкірт өндірісі жылына 50 млн тоннадан асады, оның 30%-ы – кесек, 33%-ы – газ және мұнай өнімдері, 14%-ы – өнеркәсіптік шығарындыларды өңдеу, 16%-ы – сульфидтер, 6%-ы – сульфаттар.
Тау-кен өндіру әдістері
Құрамында күкірті бар кеннің пайда болу тереңдігіне байланысты оны алудың және одан әрі өңдеудің әртүрлі әдістері қолданылады. Күкірттің физикалық қасиеттері, алу әдісіне қарамастан, процестің қауіпсіздігін бірінші орынға шығарады. Әдетте, бұл заттың шөгінділері улы газдардың көп жиналуымен бірге жүреді және өздігінен жану жағдайлары жоққа шығарылмайды. Жер үсті кен қабаттары экскаваторлардың көмегімен қабаттарда жойылады - бұл әдіс ең қауіпті (барлық технологиялық талаптарды ескере отырып). Күкірттазартылған, ол карьерлерден жеткізілетін тиісті кәсіпорындарда одан әрі өңдеу нәтижесінде алынады. Тазарту мен байытудың әртүрлі әдістері бар: термиялық, центрифугалық, сүзу, бу-су, экстракция.
Жер асты қабаттарында болатын күкіртті алу әлдеқайда қиын. Шахта әдісі - ілеспе газдың бөлінуіне байланысты - іс жүзінде қол жетімсіз, сондықтан Герман Фраш әдісі 1895 жылдан бері сәтті қолданылып келеді. Ол бай кен орындарын игеруде ең өнімді болып табылады және тасымалдау шығындарын және кенді одан әрі өңдеуге кететін шығындарды айтарлықтай үнемдеуді қамтамасыз етеді, өйткені ол таза заттың бөлінуін білдіреді. Орнату принципі қарапайым: құрамында күкірт бар кен қабаттары құбыр арқылы жеткізілетін ыстық сумен өңделеді. Оның ішінде газды беруге және дайын өнімді шығаруға арналған тағы екі цилиндрлік бөлек ыдыстар бар. Балқу температурасы төмен болғандықтан, аздаған қоспалары бар күкірт қысыммен бетіне шығады.
Қолданба
Күкірттің негізгі тұтынушысы химия өнеркәсібі болып табылады, ол осы элемент негізіндегі қышқылдарсыз өмір сүре алмайды. Тоқыма, мұнай өңдеу, тамақ, целлюлоза, тау-кен өндірісінің сегменттері бұл затсыз жүре алмайды. Күкірт формуласы оның қосылыстарын жарылғыш заттарды, сіріңкелерді, резеңкелерді, косметикаларды, дәрі-дәрмектерді және т.б. өндіру үшін пайдалануға мүмкіндік береді. Ауыл шаруашылығында біз қарастырып отырған зат топыраққа арналған тыңайтқыштардың бір бөлігі болып табылады (пайызын арттырады)қорытылған фосфор) және әртүрлі зиянкестерден тұқымдарды емдеу үшін қолданылатын улар.
Тазартылған күкірт бояғыштар мен жарық шығаратын композициялар алу үшін қолданылады. Бұл элементті өндіру, өңдеу және пайдалану дәрежесі бойынша бүкіл мемлекеттің өнеркәсіптік әлеуетін бағалауға болады. Экономиканың көптеген ғылымды қажет ететін салаларындағы соңғы жаңалықтардың көпшілігі күкірт пен оның қосындыларын пайдалануға негізделген. Адамзат ерте заманнан бері қолданып келе жатқан және технологиялық эволюциялық процеске белсенді түрде қатысуын жалғастырып келе жатқан бұл химиялық элементтің толық әлеуетін бағалау қиын.
