はじめに:硫黄 – 同素体
硫黄の同素体 周期表の16族に分類されています。地球の地殻の 0.17% を占めています。硫黄は金属ではありません。つまり、天然ガス生産の副産物として生成される非金属化合物です。
硫黄の一般的な性質
さまざまな用途に関連する硫化物の重要な物理的および化学的特徴を検討してください。
物理的特徴:硫黄の同素体
- 硫黄は黄色に見える.
- 水はこの化学物質を溶解できません。トルエンでは、溶解度が高く (メチルベンゼン)、二硫化炭素です。
- 硫黄の同素体 金属製ではなく、熱と電気の伝導性が低いと考えられています。
- 硫黄蒸気の凝縮が特定のポイントに達すると、粉末ができあがり、その粉末は細かすぎて花に似た模様を形成します。 「硫黄の花」はこの花に付けられた名前です。
化学的特徴:硫黄の同素体
- 特定の条件下では、金属と非金属は硫黄と反応します。
- 硫黄が空気より多く燃焼すると、硫黄 (IV) 酸化物と一部の硫黄 (VI) 酸化物が生成されます。
S + O2 →SO2
S + O2 →SO3
- この化合物と水素との高温反応により、硫化水素が生成されます。
S + H2 →H2S
- 硫酸とホット コークスを組み合わせることで、液体の二硫化炭素を生成することもできます。
さまざまな同素体の硫黄
硫黄はさまざまな同素体を作り出しますが、当分の間、硫黄の 2 つの最も重要な同素体に焦点を当てましょう.
黄色のひし形の硫黄 (α-硫黄) と単斜晶の硫黄 (β-硫黄) は硫黄の種類です。最もエキサイティングな側面は、硫黄化合物の熱安定性と同素体が相互変換可能であることです。つまり、それらは互いに変換される可能性があります。これは、菱形硫黄が 369K を超える温度に加熱されると、単斜晶系硫黄に変化することを意味します。硫黄の次の 2 つの同素体をさらに深く考えてみてください。
α-硫黄または菱形硫黄
これは硫黄の同素体の最も一般的なタイプであり、八面体硫黄結晶が形成されるまで、CS2 中のロール硫黄の溶液をゆっくりと蒸発させることによって作られます。 2.06 g cm3 はその比重です。摂氏385.8度で溶けます。これは室温での硫黄の最も安定した状態であり、放置すると硫黄の他のすべての状態がこの状態に移行します。
水に溶けず、ベンゼン、アルコール、エーテルに多かれ少なかれ溶けます。ただし、CS2 では解決可能です。それは熱と電気の悪い伝導体です。比重は 1 立方センチメートルあたり 2.07 グラムです。色は明るい黄色です。菱形硫黄は、S8 分子の形で存在します。硫黄原子は、しわの寄った環構成でグループ化されています。
単斜晶系硫黄またはβ-硫黄
菱形の硫黄を皿に溶かし、地殻が形成されるまで冷却します。これがこの硫黄の製造方法です。残りの液体は、地殻に 2 つの井戸を掘削することによって排出されます。地殻を削り取ると、β-硫黄の針状の結晶が形成されます。菱形硫黄と同様に、鈍い黄色の結晶性物質である二硫化炭素に溶けます。 1立方センチメートルあたり1.98グラムで、世界で最も軽い物質です。それは 393 度ケルビンの融点です。硫黄単斜晶分子は、菱形の硫黄 As S8 分子と同様に、しわの寄ったリングを持っています。
ただし、2 つの形式の結晶対称性は異なります。 369K 以上では安定ですが、それ以下ではα-硫黄に分解します。 369 K 以下で安定している β-硫黄の代わりに、β-硫黄は化学反応を起こします。その結果、どちらの形態も摂氏 369 度で生存し、繁栄することができます。切り替え温度は、この時点を表すために使用される用語です。
その結果、菱形硫黄と単斜晶硫黄の両方に S8 分子が含まれています。これらの S8 分子は、さまざまな結晶構造を形成するために詰め込まれています。 S8 リングは両方のバリエーションでしわが寄っており、王冠の形をしています。硫黄の他の同素体は次のとおりです
プラスチック硫黄
プラスチック硫黄は、硫黄の別の同素体です。プラスチック硫黄は、溶融硫黄を冷水に注ぎ、プラスチック硫黄として知られる柔らかいゴムのような塊を形成することによって作成されます。非晶質の硫黄化合物です。最初は柔らかく弾力性がありますが、次第に硬くなり、菱形の硫黄に変わります。明確に定義された融点はありません。その比重は 1.95 グラム/立方センチメートルです。二硫化炭素は不溶です。プラスチック硫黄は過冷却液体に分類されます。つまり、凝固点以下に急速に冷却され、結晶化する機会がありませんでした。
コロイド状硫黄
水中の二酸化硫黄の飽和および冷却溶液について硫化水素をバイパスすると、このタイプの硫黄を作成できます。あるいは、アルコールと硫黄の溶液を加えて水を処理することもできます。二硫化炭素もその溶媒です。この化合物は、医薬品に使用される可能性があります。
硫黄ミルク
この硫黄は、硫化アンモニウムと弱塩酸を反応させることで合成できます。硫黄と水酸化カルシウムを一緒に沸騰させて、この硫黄のミルクを同様に生成します（これは水溶液になります）.この混合物をろ過し、少量の塩酸を加えることで、硫黄乳を作ることができます。
外観的には、この化合物は結晶性で白色です。硫黄は加熱すると通常の黄色に変化するため、医薬品原料として使用できます。二硫化炭素はその溶媒です。
硫黄の同素体:アプリケーション
硫黄の次の重要な用途を検討してください
- 硫黄化合物は、ブドウの木の特定の菌類の成長を促進します。
- 硫黄は、テトラオキソ硫酸 (VI) 酸の合成で頻繁に使用される成分です。さらに、これは硫黄の主な用途です。
- 硫黄は、テトラオキソ硫酸水素カルシウム (IV)、Ca(HSO3)2 の製造に使用できます。この化合物は、製紙業で木材パルプ漂白剤としても使用されています。
- 硫黄は、ゴムの加硫において重要かつ頻繁に使用される成分です。このプロセスは、ゴムの分子をクラスター化することで、ゴムを硬化させます。
- 硫黄は色の製造に使用されます。
- 硫黄は、CS2、一塩化硫黄、二硫化炭素、S2Cl2 などの硫黄化合物の製造に広く使用されています。
- 軟膏によく使われます。
- 硫黄は、硫化リンを含む硫化物の必須成分でもあります。これは、火薬、マッチ、爆竹の製造に使用できます。
結論
硫黄は、同じ物理的形態のさまざまな構造で見つけることができます。ただし、硫黄の最も効果的な結晶同素体は、菱形または八面体硫黄 (α– 硫黄) および単斜晶系硫黄 (β– 硫黄) です。 96°C 未満の温度では、菱形の硫黄の形成が観察されます。一方、単斜晶系硫黄は 96°C を超える温度で発生します。
96°C は、2 つの結晶形態間の遷移の臨界温度です。高分子硫黄 (S8) として知られる別の硫黄同素体があります。 8つの成分からなるリング粒子です。この物質は、有機溶剤、合成ゴム、天然ゴムに不溶です。さらに、二硫化炭素に不溶です。
