Күкірт – жер қыртысының ең көп тараған элементтерінің бірі. Көбінесе оған қосымша металдар бар минералдардың құрамында кездеседі. Күкірттің қайнау және балқу температурасына жеткенде болатын процестер өте қызықты. Біз осы мақалада осы процестерді, сондай-ақ олармен байланысты қиындықтарды талдаймыз. Бірақ алдымен осы элементтің ашылу тарихына үңілейік.
Тарих
Күкірт өзінің табиғи түрінде, сондай-ақ минералдардың құрамында көне заманнан белгілі. Ежелгі грек мәтіндерінде оның қосылыстарының адам ағзасына улы әсері сипатталған. Бұл элемент қосылыстарының жануы кезінде бөлінетін күкірт диоксиді шынымен де адамдар үшін өлімге әкелуі мүмкін. Шамамен VIII ғасырда Қытайда күкірт пиротехникалық қоспалар жасау үшін қолданыла бастады. Таңқаларлық емес, өйткені мылтық дәл осы елде ойлап табылған.
Ежелгі Мысырдың өзінде адамдар мыс негізіндегі күкірті бар кенді қуыру әдісін білген. Металл осылай өндірілді. Күкірт улы газ түрінде сыртқа шықты SO2.
Ежелден атақты болғанына қарамастан, күкірттің не екенін білу француз табиғат зерттеушісі Антуанның еңбегінің арқасында келді. Лавуазье. Ол элемент, ал оның жану өнімдері оксидтер екенін анықтаған.
Міне, осы химиялық элементпен адамдардың танысу тарихы осындай қысқаша. Әрі қарай жер қойнауында болып жатқан және күкірттің қазіргі күйінде пайда болуына әкелетін процестер туралы егжей-тегжейлі сөйлесетін боламыз.
Күкірт қалай пайда болады?
Бұл элемент көбінесе өзінің табиғи (яғни таза) түрінде кездеседі деген қате түсінік бар. Алайда, бұл мүлдем дұрыс емес. Табиғи күкірт көбінесе басқа кен құрамындағы қоспа ретінде кездеседі.
Қазіргі уақытта элементтің таза түрінде шығуына қатысты бірнеше теориялар бар. Олар күкірттің түзілу уақытының және оның араласатын кендердің айырмашылығын болжайды. Біріншісі, сингенез теориясы күкірттің рудалармен бірге түзілуін болжайды. Оның айтуынша, мұхитта өмір сүретін кейбір бактериялар судағы сульфаттарды күкіртсутекке дейін азайтқан. Соңғысы, өз кезегінде, көтерілді, онда басқа бактериялардың көмегімен күкіртке дейін тотықты. Ол түбіне түсіп, лай араласып, кейін олар бірге кен түзді.
Эпигенез теориясының мәні кендегі күкірттің өзінен кеш түзілгендігінде. Мұнда бірнеше филиалдар бар. Біз бұл теорияның ең көп тараған нұсқасы туралы ғана айтамыз. Ол мыналардан тұрады: сульфатты кендердің жинақталуы арқылы ағып жатқан жер асты сулары олармен байытылған. Содан кейін мұнай және газ кен орындары арқылы өтетін сульфат иондары көмірсутектер есебінен күкіртті сутекке дейін тотықсызданады. Жер бетіне көтерілген күкіртсутек тотығадыатмосфералық оттегінен күкіртке дейін, ол тау жыныстарына шөгіп, кристалдар түзеді. Бұл теория жақында көбірек растаулар тапты, бірақ бұл түрлендірулердің химиясы туралы мәселе ашық күйінде қалды.
Табиғаттағы күкірттің пайда болу процесінен оның модификацияларына көшейік.
Аллотропия және полиморфизм
Күкірт, периодтық жүйенің көптеген басқа элементтері сияқты, табиғатта бірнеше формада болады. Химияда оларды аллотроптық модификациялар деп атайды. Ромб тәрізді күкірт бар. Оның балқу температурасы екінші модификацияға қарағанда біршама төмен: моноклиникалық (112 және 119 градус Цельсий). Және олар элементар жасушалардың құрылымымен ерекшеленеді. Ромб тәрізді күкірт неғұрлым тығыз және тұрақты. Ол 95 градусқа дейін қызған кезде екінші формаға - моноклиникалық түрге ауыса алады. Біз талқылап отырған элементтің периодтық жүйеде аналогтары бар. Күкірттің, селеннің және теллурдың полиморфизмі ғалымдар тарапынан әлі де талқылануда. Олардың бір-бірімен өте тығыз қарым-қатынасы бар және олар жасаған барлық модификациялар өте ұқсас.
Сосын күкіртті балқыту кезінде болатын процестерді талдаймыз. Бірақ бастамас бұрын, кристалдық тордың құрылымы теориясына және материяның фазалық ауысулары кезінде болатын құбылыстарға аздап сүңгу керек.
Хрусталь неден жасалған?
Өздеріңіз білетіндей, газ күйінде зат кеңістікте кездейсоқ қозғалатын молекулалар (немесе атомдар) түрінде болады. сұйық заттаоның құрамдас бөлшектері топтастырылған, бірақ әлі де жеткілікті үлкен қозғалыс еркіндігі бар. Агрегацияның қатты күйінде бәрі сәл басқаша болады. Мұнда реттілік дәрежесі өзінің максималды мәніне дейін артып, атомдар кристалдық торды құрайды. Әрине, онда ауытқулар бар, бірақ олардың амплитудасы өте аз және мұны еркін қозғалыс деп атауға болмайды.
Кез келген кристалды элементар жасушаларға бөлуге болады - үлгі қосылысының бүкіл көлемінде қайталанатын атомдардың осындай дәйекті қосылыстары. Бұл жерде мұндай жасушалар кристалдық тор емес екенін және мұнда атомдар оның түйіндерінде емес, белгілі бір фигураның көлемінің ішінде орналасқанын нақтылаған жөн. Әрбір кристал үшін олар жеке болып табылады, бірақ геометриясына қарай оларды бірнеше негізгі түрлерге (сингонияға) бөлуге болады: триклиникалық, моноклиндік, ромбтық, ромбоэдрлік, тетрагональды, алтыбұрышты, текшелік.
Торлардың әрбір түрін қысқаша талдап көрейік, өйткені олар бірнеше кіші түрлерге бөлінеді. Және олардың бір-бірінен қалай ерекшеленуі мүмкін екенін бастайық. Біріншіден, бұл қабырғалардың ұзындықтарының қатынасы, екіншіден, олардың арасындағы бұрыш.
Осылайша, триклиникалық сингония, ең төменгісі, барлық қабырғалары мен бұрыштары бір-біріне тең емес элементар тор (параллелограмм) болып табылады. Сингониялардың төменгі категориясының тағы бір өкілі - моноклиникалық. Мұнда ұяшықтың екі бұрышы 90 градус, ал барлық жақтарының ұзындығы әртүрлі. Төменгі категорияға жататын келесі түрі - ромбтық сингония. Оның үш бірдей емес жағы бар, бірақ фигураның барлық бұрыштары90 градусқа тең.
Орта санатқа көшейік. Ал оның бірінші мүшесі – тетрагональды сингония. Мұнда ұқсастық бойынша ол бейнелейтін фигураның барлық бұрыштары 90 градусқа тең, сонымен қатар үш жақтың екеуі бір-біріне тең екенін болжауға болады. Келесі өкілі - ромбоэдрлік (тригональды) сингония. Бұл жерде нәрселер біршама қызық болады. Бұл түр үш бірдей жақпен және тең, бірақ түзу емес үш бұрышпен анықталады.
Орта категорияның соңғы нұсқасы - алтыбұрышты сингония. Оны анықтау қиынырақ. Бұл опция үш жағынан салынған, олардың екеуі тең және 120 градус бұрышты құрайды, ал үшіншісі оларға перпендикуляр жазықтықта. Егер алтыбұрышты сингонияның үш ұяшығын алып, оларды бір-біріне бекітетін болсақ, онда біз алтыбұрышты негізі бар цилиндр аламыз (оның мұндай атауы бар, өйткені «гекса» латын тілінде «алты» дегенді білдіреді).
Ал, барлық бағытта симметриялы барлық сингониялардың жоғарғы жағы текше. Ол жоғары санатқа жататын жалғыз адам. Мұнда сіз оны қалай сипаттауға болатынын бірден болжай аласыз. Барлық бұрыштар мен қабырғалар тең және текше құрайды.
Осылайша, біз сингониялардың негізгі топтары бойынша теорияны талдауды аяқтадық, енді күкірттің әртүрлі формаларының құрылымы және одан туындайтын қасиеттері туралы толығырақ айтып береміз.
Күкірттің құрылымы
Айтылғандай күкірттің екі модификациясы бар: ромбты және моноклиникалық. Теория бөлімінен кейінӘрине, олардың қалай ерекшеленетіні белгілі болды. Бірақ барлық мәселе температураға байланысты тордың құрылымы өзгеруі мүмкін. Бүкіл мәселе күкірттің балқу температурасына жеткенде пайда болатын өзгерістер процесінде. Сонда кристалдық тор толығымен жойылып, атомдар кеңістікте азды-көпті еркін қозғала алады.
Бірақ күкірт сияқты заттың құрылымы мен ерекшеліктеріне қайта оралайық. Химиялық элементтердің қасиеттері көбінесе олардың құрылымына байланысты. Мысалы, күкірт кристалдық құрылымының ерекшеліктеріне байланысты флотация қасиетіне ие. Оның бөлшектері сумен суланбайды және оларға жабысқан ауа көпіршіктері оларды бетіне тартады. Осылайша, кесек күкірт суға батырылған кезде қалқып шығады. Бұл осы элементті ұқсас қоспалардан бөлудің кейбір әдістеріне негіз болып табылады. Содан кейін біз бұл қосылысты алудың негізгі әдістерін талдаймыз.
Өндіріс
Күкірт әртүрлі минералдармен, сондықтан әртүрлі тереңдікте болуы мүмкін. Осыған байланысты алудың әртүрлі әдістері таңдалады. Егер тереңдік таяз болса және жер асты қазбаларын өндіруге кедергі келтіретін газдардың жинақталуы болмаса, онда материал ашық әдіспен өндіріледі: тау жыныстарының қабаттары жойылады және құрамында күкірті бар кен табылса, олар өңдеуге жіберіледі. Бірақ егер бұл шарттар орындалмаса және қауіп төнсе, онда ұңғыма әдісі қолданылады. Ол күкірттің балқу температурасына жетуі керек. Ол үшін арнайы қондырғылар қолданылады. Бұл әдісте кесек күкіртті балқытуға арналған аппарат қажет. Бірақ бұл процесс туралы - азкейінірек.
Жалпы, күкіртті кез келген тәсілмен алу кезінде улану қаупі жоғары, өйткені көбіне күкіртті сутегі мен күкірт диоксиді онымен тұндырады, бұл адам үшін өте қауіпті.
Белгілі бір әдістің кемшіліктері мен артықшылықтарын жақсырақ түсіну үшін құрамында күкірті бар кенді өңдеу әдістерімен танысайық.
Шығару
Бұл жерде де күкірттің мүлде басқа қасиеттеріне негізделген бірнеше айла бар. Олардың ішінде термиялық, экстракциялық, бу-су, орталықтан тепкіш және сүзу.
Олардың ең дәлелденгені термиялық. Олар күкірттің қайнау және балқу температуралары ол «қосарылған» кендерге қарағанда төменірек болуына негізделген. Жалғыз мәселе - ол көп энергияны жұмсайды. Температураны ұстап тұру үшін бұрын күкірттің бір бөлігін жағу қажет болды. Қарапайымдылығына қарамастан, бұл әдіс тиімсіз және шығын рекордтық 45 пайызға жетуі мүмкін.
Тарихи даму тармағын ұстанамыз, сондықтан бу-су әдісіне көшеміз. Термиялық әдістерден айырмашылығы, бұл әдістер әлі күнге дейін көптеген зауыттарда қолданылады. Бір қызығы, олар бірдей қасиетке негізделген - күкірттің қайнау және балқу температурасының ілеспе металдарға қарағанда айырмашылығы. Жалғыз айырмашылық - жылыту қалай жүзеге асады. Бүкіл процесс автоклавтарда – арнайы қондырғыларда өтеді. Онда өндірілетін элементтің 80%-ға дейіні бар байытылған күкірт кені жеткізіледі. Содан кейін қысыммен автоклавқа ыстық су айдалады.бу. 130 градус Цельсийге дейін жылыған кезде күкірт ериді және жүйеден шығарылады. Әрине, құйрықтар деп аталатындар қалады - су буының конденсациясы нәтижесінде пайда болған суда жүзетін күкірт бөлшектері. Олар жойылып, процеске қайта қойылады, өйткені оларда бізге қажетті көптеген элементтер де бар.
Ең заманауи әдістердің бірі – центрифуга. Айтпақшы, ол Ресейде дамыған. Бір сөзбен айтқанда, оның мәні – өзімен бірге жүретін күкірт пен минералдар қоспасының балқымасы центрифугаға батырылып, жоғары жылдамдықпен айналады. Ауыр жыныс центрден тепкіш күш әсерінен орталықтан алыстайды, ал күкірттің өзі жоғары болып қалады. Содан кейін алынған қабаттар бір-бірінен жай бөлінеді.
Өндірісте осы күнге дейін қолданылып жүрген тағы бір әдіс бар. Ол арнайы сүзгілер арқылы күкіртті минералдардан бөлуден тұрады.
Бұл мақалада біз үшін сөзсіз маңызды элементті алудың тек термиялық әдістерін қарастырамыз.
Балу процесі
Күкіртті балқыту кезіндегі жылу алмасуды зерттеу маңызды мәселе болып табылады, өйткені бұл элементті алудың ең үнемді әдістерінің бірі. Біз жылыту кезінде жүйенің параметрлерін біріктіре аламыз және олардың оңтайлы комбинациясын есептеу керек. Дәл осы мақсатта жылу алмасуды зерттеу және күкіртті балқыту процесінің ерекшеліктерін талдау жүргізіледі. Бұл процесс үшін орнатудың бірнеше түрі бар. Солардың бірі күкірт балқыту қазандығы. Осы өнім арқылы сіз іздеген затты алу- жай ғана көмекші. Дегенмен, бүгінде арнайы қондырғы - кесек күкіртті ерітуге арналған аппарат бар. Оны өндірісте жоғары таза күкіртті көп мөлшерде өндіру үшін тиімді пайдалануға болады.
Жоғарыда аталған мақсат үшін 1890 жылы күкіртті тереңдікте балқытып, құбыр арқылы жер бетіне айдауға мүмкіндік беретін қондырғы ойлап табылды. Оның дизайны өте қарапайым және әрекетте тиімді: екі құбыр бір-біріне орналасқан. 120 градусқа дейін қызып кеткен бу (күкірттің балқу температурасы) сыртқы құбыр арқылы айналады. Ішкі құбырдың соңы бізге қажет элементтің шөгінділеріне жетеді. Сумен қыздырылған кезде күкірт еріп, сыртқа шығады. Барлығы өте қарапайым. Заманауи нұсқада қондырғыда басқа құбыр бар: ол күкірті бар құбырдың ішінде және ол арқылы сығылған ауа ағады, бұл балқыманың тезірек көтерілуіне әкеледі.
Тағы бірнеше әдіс бар және олардың біреуі күкірттің балқу температурасына жетеді. Екі электрод жер астына түсіріліп, олар арқылы ток өтеді. Күкірт әдеттегі диэлектрик болғандықтан, ол ток өткізбейді және қатты қыза бастайды. Осылайша, ол ериді және құбырдың көмегімен, бірінші әдістегідей, оны сорып алады. Егер олар күкіртті күкірт қышқылы өндірісіне жібергісі келсе, оны жер астында отқа жағып, пайда болған газды сыртқа шығарады. Ол күкірт оксидіне (VI) дейін тотығады, содан кейін суда ерітіліп, соңғы өнім алынады.
Біз күкірттің балқуын, күкірттің балқуын және оны алу әдістерін талдадық. Енді мұндай күрделі әдістердің не үшін қажет екенін анықтау керек. Іс жүзінде күкірттің балқу процесін талдау жәнеэкстракцияның соңғы өнімін жақсы тазалау және тиімді қолдану үшін температураны бақылау жүйесі қажет. Өйткені, күкірт – өміріміздің көптеген салаларында басты рөл атқаратын маңызды элементтердің бірі.
Қолданба
Күкірт қосылыстары қайда қолданылатынын айтудың мағынасы жоқ. Олардың қай жерде қолданылмайтынын айту оңайырақ. Күкірт кез келген резеңке және резеңке бұйымдарда, үйлерге жеткізілетін газда кездеседі (бұл жерде ағып кету орын алған жағдайда оны анықтау қажет). Бұл ең көп таралған және қарапайым мысалдар. Шын мәнінде, күкірттің қолданылуы сансыз. Олардың барлығын тізімдеу шындыққа жанаспайды. Бірақ мұны істеуге міндеттенсек, күкірт адамзат үшін ең қажетті элементтердің бірі болып шығады.
Қорытынды
Осы мақаладан сіз күкірттің балқу температурасы қандай екенін, бұл элементтің біз үшін неліктен маңызды екенін білдіңіз. Егер сізді осы процесс және оны зерттеу қызықтырса, онда сіз өзіңіз үшін жаңа нәрсе үйренген шығарсыз. Мысалы, бұл күкірттің балқу ерекшеліктері болуы мүмкін. Қалай болғанда да, кемелдікте шек жоқ және өнеркәсіпте болып жатқан процестерді білу ешкімге кедергі болмайды. Сіз күкірт пен жер қыртысындағы басқа элементтерді алу, алу және өңдеу процестерінің технологиялық қыр-сырын меңгеруді өз бетіңізше жалғастыра аласыз.
