Väävli põlemisprotsessi füüsikalised ja keemilised alused.

S põlemine toimub suure soojushulga vabanemisega: 0,5S 2g + O 2g \u003d SO 2g, ΔH \u003d -362,43 kJ

Põlemine on keemiliste ja füüsikaliste nähtuste kompleks. Põletusseade peab tegelema keeruliste kiiruste, kontsentratsioonide ja temperatuuride väljadega, mida on matemaatiliselt raske kirjeldada.

Sula S põlemine sõltub üksikute tilkade interaktsiooni ja põlemise tingimustest. Põlemisprotsessi efektiivsuse määrab iga väävliosakese täieliku põlemise aeg. Väävli põlemisele, mis toimub ainult gaasifaasis, eelneb S aurustamine, selle aurude segunemine õhuga ja segu kuumutamine temperatuurini t, mis tagab vajaliku reaktsioonikiiruse. Kuna aurustumine tilga pinnalt algab intensiivsemalt alles teatud t juures, tuleb iga vedela väävli tilk selle t-ni kuumutada. Mida kõrgem t, seda kauem kulub tilga soojendamiseks. Kui tilga pinna kohal moodustub põlev segu aurudest S ja õhust maksimaalse kontsentratsiooniga ja t, tekib süttimine. Tilga S põlemisprotsess sõltub põlemistingimustest: t ja gaasivoolu suhtelisest kiirusest ning vedeliku S füüsikalis-keemilistest omadustest (näiteks tahke tuha lisandite olemasolust S-s) ning koosneb järgmised etapid: 1-vedeliku S tilkade segamine õhuga; 2-nende tilkade kuumutamine ja aurustumine; 3-termiline auru lõhestav S; 4-gaasifaasi moodustumine ja selle süütamine; 5-gaasifaasi põlemine.

Need etapid toimuvad peaaegu samaaegselt.

Kuumutamisel hakkab tilk vedelikku S aurustuma, S aurud hajuvad põlemistsooni, kus kõrgel t hakkavad nad aktiivselt reageerima õhu O 2 -ga, toimub S difusioonpõlemisprotsess koos õhuga. SO 2 moodustumine.

Kõrge t korral on oksüdatsioonireaktsiooni S kiirus suurem kui füüsikaliste protsesside kiirus, mistõttu põlemisprotsessi üldise kiiruse määravad massi- ja soojusülekande protsessid.

Molekulaarne difusioon määrab rahuliku, suhteliselt aeglase põlemisprotsessi, samas kui turbulentne difusioon kiirendab seda. Kui tilkade suurus väheneb, väheneb aurustumisaeg. Väävliosakeste peenpihustamine ja nende ühtlane jaotumine õhuvoolus suurendab kontaktpinda, hõlbustab osakeste kuumutamist ja aurustumist. Iga tilga S põlemisel põleti koostises tuleks eristada 3 perioodi: I- inkubeerimine; II- intensiivne põletustunne; III- läbipõlemisperiood.

Kui piisk põleb, eralduvad selle pinnalt leegid, mis meenutavad päikesekiirteid. Vastupidiselt tavapärasele difusioonpõletamisele, kus leegid väljuvad põleva tilga pinnalt, nimetati seda "plahvatusohtlikuks põlemiseks".

S-tilga põlemine difusioonirežiimis toimub molekulide aurustamisega tilga pinnalt. Aurustumise kiirus sõltub füüsikalised omadused vedelikud ja t keskkond, ja selle määrab aurustumiskiiruse tunnus. Diferentsiaalrežiimis süttib S I ja III perioodil. Tilga plahvatusohtlikku põlemist täheldatakse ainult intensiivse põlemise perioodil II perioodil. Intensiivse põlemisperioodi kestus on võrdeline tilga esialgse läbimõõduga kuubikuga. See on tingitud asjaolust, et plahvatusohtlik põlemine on tilga mahus toimuvate protsesside tagajärg. Põlemiskiiruse tunnusarvut. f-le poolt: TO= /τ sg;

d n on tilga algläbimõõt, mm; τ on tilga täieliku põlemise aeg, s.

Tilga põlemiskiiruse tunnus on võrdne difusiooni ja plahvatusohtliku põlemise omaduste summaga: TO= K vz + K diff; kvz= 0,78∙exp(-(1,59∙p) 2,58); K diff= 1,21∙p +0,23; K T2\u003d K T1 ∙ exp (E a ​​/ R ∙ (1 / T 1 - 1 / T 2)); K T1 - põlemiskiiruse konstant t 1 juures \u003d 1073 K. K T2 - konst. kuumutuskiirus t juures erineb t 1-st. Еа on aktiveerimisenergia (7850 kJ/mol).

SEE. Vedeliku S tõhusa põlemise peamised tingimused on: kogu vajaliku õhuhulga varustamine põleti suudmesse, vedeliku S peen ja ühtlane pihustamine, voolu turbulents ja kõrge t.

Vedeliku S aurumise intensiivsuse üldine sõltuvus gaasi kiirusest ja t: K 1= a∙V/(b+V); a, b on t-st sõltuvad konstandid. V - kiirus gaas, m/s. Suurema t korral saadakse aurustumisintensiivsuse S sõltuvus gaasi kiirusest järgmiselt: K 1= K o ∙ V n ;

t, o C	lgK umbes	n
	4,975	0,58
	5,610	0,545
	6,332	0,8

Kui t tõuseb 120-lt 180 o C-le, suureneb S aurustumise intensiivsus 5-10 korda ja t 180 kuni 440 o C 300-500 korda.

Aurustumiskiirus gaasi kiirusel 0,104 m/s määratakse: = 8,745 - 2600/T (temperatuuril 120-140 o C); = 7,346 -2025/T (temperatuuril 140-200 o C); = 10,415-3480/T (200-440 °C juures).

Aurustumiskiiruse S määramiseks igal t temperatuuril 140–440 ° C ja gaasi kiirusel vahemikus 0,026–0,26 m / s leitakse see kõigepealt gaasi kiirusel 0,104 m / s ja arvutatakse ümber teisele kiirusele: lg = lg + n ∙ lgV `` /V ` ; Vedela väävli aurustumiskiiruse ja põlemiskiiruse väärtuse võrdlus näitab, et põlemise intensiivsus ei saa ületada aurustumiskiirust väävli keemistemperatuuril. See kinnitab põlemismehhanismi õigsust, mille kohaselt väävel põleb ainult auru kujul. Väävli auru oksüdatsiooni kiiruskonstant (reaktsioon kulgeb teist järku võrrandi järgi) määratakse kineetilise võrrandiga: -dС S /d = К∙С S ∙С О2 ; C S on auru kontsentratsioon S; C O2 - konts-I aurud O 2; K on reaktsioonikiiruse konstant. Aurude S ja O 2 kogukontsentratsioon op-yut: C S= a(1-x); O2-ga= b - 2ax; a on auru algkontsentratsioon S; b - O 2 aurude algkontsentratsioon; х on auru oksüdatsiooniaste S. Seejärel:

K∙τ= (2,3 /(b – 2a)) ∙ (lg(b – ax/b(1 – x)));

Oksüdatsioonireaktsiooni S SO2-ks kiiruskonstant: lgK\u003d B - A / T;

C kohta	650 - 850	850 - 1100
IN	3,49	2,92
A

Tilgad väävlit d< 100мкм сгорают в диффузионном режиме; d>100 µm lõhkeaines, 100-160 µm piirkonnas, tilkade põlemisaeg ei suurene.

See. põlemisprotsessi intensiivistamiseks on soovitav väävlit pihustada piiskadeks d = 130-200 µm, mis nõuab lisaenergiat. Põletamisel sai sama arv S. SO 2 on seda kontsentreeritum, seda väiksem on ahjugaasi maht ja seda suurem on selle t.

1 - CO2; 2 – SO2-ga

Joonisel on näidatud ligikaudne seos t ja SO 2 kontsentratsiooni vahel ahjugaasis, mis tekib väävli adiabaatilisel põlemisel õhus. Praktikas saadakse väga kontsentreeritud SO 2, mida piirab asjaolu, et temperatuuril t > 1300 hävib ahju ja gaasikanalite vooder kiiresti. Lisaks võivad nendes tingimustes tekkida kõrvalreaktsioonid õhu O 2 ja N 2 vahel lämmastikoksiidide moodustumisega, mis on SO 2 ebasoovitav lisand, seetõttu hoitakse väävelahjudes tavaliselt t = 1000-1200. Ja ahjugaasid sisaldavad 12-14 mahuprotsenti SO 2 . Ühest mahust O 2 moodustub üks ruumala SO 2, seetõttu on S põletamisel õhus maksimaalne teoreetiline SO 2 sisaldus põlemisgaasis 21%. Õhus S põletamisel tulistamine. O 2 SO 2 sisaldus gaasisegus võib suureneda sõltuvalt O 2 kontsentratsioonist. SO 2 teoreetiline sisaldus võib S põletamisel puhtas O 2-s ulatuda 100%-ni. S põletamisel õhus ja erinevates hapniku-lämmastiku segudes saadava röstgaasi võimalik koostis on näidatud joonisel:

Ahjud väävli põletamiseks.

S põletamine väävelhappe tootmisel toimub pihustatud või TV olekus ahjudes. Sulanud S põletamiseks kasutage düüsi, tsükloni ja vibratsiooniahjusid. Kõige laialdasemalt kasutatavad on tsüklon ja pihusti. Need ahjud klassifitseeritakse märkide järgi:- vastavalt paigaldatud düüside tüübile (mehaaniline, pneumaatiline, hüdrauliline) ja nende asukohale ahjus (radiaalne, tangentsiaalne); - põlemiskambrite sees olevate ekraanide olemasolu tõttu; - teostuse järgi (horisondid, vertikaalid); - vastavalt õhuvarustuse sisselaskeavade asukohale; - seadmetele õhuvoolu segamiseks S aurudega; - põlemissoojuse S kasutamise seadmetele; - kaamerate arvu järgi.

Düüsiga ahi (riis)

1 - terassilinder, 2 - vooder. 3 - asbest, 4 - vaheseinad. 5 - otsik kütuse pihustamiseks, 6 düüsi väävli pihustamiseks,

7 - kast ahju õhu varustamiseks.

Sellel on üsna lihtne disain, seda on lihtne hooldada, sellel on gaasikujutis, konstantne SO 2 kontsentratsioon. Tõsiste puudusteni hõlmavad järgmist: vaheseinte järkjärguline hävitamine kõrge t tõttu; põlemiskambri madal soojusstress; raskused kõrge kontsentratsiooniga gaasi hankimisel, tk. kasutage palju õhku; põlemisprotsendi sõltuvus pihustamise kvaliteedist S; märkimisväärne kütusekulu ahju käivitamisel ja kuumutamisel; suhteliselt suured mõõtmed ja kaal ning sellest tulenevalt märkimisväärsed kapitaliinvesteeringud, tootmispinnad, tegevuskulud ja suured soojuskadud keskkonda.

Ideaalsem tsükloni ahjud.

1 - eelkamber, 2 - õhukast, 3, 5 - järelpõlemiskambrid, 4. 6 pigistusrõngast, 7, 9 - düüsid õhuvarustuseks, 8, 10 - düüsid väävliga varustamiseks.

Kohaletoimetamine: tangentsiaalne õhusisend ja S; tagab S ühtlase põlemise ahjus tänu paremale voolu turbulentsile; võimalus saada lõppprotsessigaas kuni 18% SO 2; ahju ruumi kõrge termiline pinge (4,6 10 6 W / m 3); aparaadi maht väheneb 30-40 korda võrreldes sama võimsusega düüsiahju mahuga; püsikontsentratsioon SO 2; põlemisprotsessi S lihtne reguleerimine ja selle automatiseerimine; madal aeg ja põlev materjal ahju kütmiseks ja käivitamiseks pärast pikka seiskamist; madalam lämmastikoksiidide sisaldus pärast ahju. Põhinädalad seotud kõrge t-ga põlemisprotsessis; voodri ja keevisõmbluste võimalik pragunemine; S-i ebarahuldav pihustamine põhjustab selle aurude läbimurde t / vahetusseadmetes pärast ahju ja sellest tulenevalt seadmete korrosiooni ja t ebaühtlust t / vahetusseadmete sisselaskeavas.

Sulatatud S võib ahju siseneda tangentsiaalsete või aksiaalsete düüside kaudu. Düüside aksiaalse asukohaga on põlemistsoon perifeeriale lähemal. Tangensis - keskpunktile lähemal, mille tõttu väheneb kõrge t mõju voodrile. (riis) Gaasi voolukiirus on 100-120m / s - see loob soodsad tingimused massi- ja soojusülekandeks ning põlemiskiirus suureneb S.

Vibratsiooniahi (riis).

1 – põleti ahjupea; 2 - tagasivooluventiilid; 3 - vibratsioonikanal.

Vibropõlemisel muutuvad perioodiliselt kõik protsessi parameetrid (rõhk kambris, gaasisegu kiirus ja koostis, t). Seade vibraatide jaoks. põlemist S nimetatakse ahi-põletiks. Enne ahju segatakse S ja õhk kokku ning need voolavad läbi tagasilöögiklappide (2) ahju-põleti peasse, kus segu põletatakse. Tooraine tarnimine toimub osade kaupa (protsessid on tsüklilised). Selles ahju versioonis suureneb soojusvõimsus ja põlemiskiirus märkimisväärselt, kuid enne segu süütamist tuleb pihustatud S hästi õhuga segada, et protsess toimuks koheselt. Sel juhul segunevad põlemissaadused hästi, S-osakesi ümbritsev SO 2 gaasikile hävib ja hõlbustab uute O 2 portsjonite juurdepääsu põlemistsooni. Sellises ahjus ei sisalda tekkiv SO 2 põlemata osakesi, selle kontsentratsioon on ülaosas kõrge.

Tsüklonahju jaoks on düüsiahjuga võrreldes 40-65 korda suurem termiline pinge, võimalus saada kontsentreeritumat gaasi ja suurem auru tootmine.

Ahjude kõige olulisem varustus vedeliku S põletamiseks on otsik, mis peab tagama vedeliku S õhukese ja ühtlase pihustamise, selle hea segunemise õhuga düüsis endas ja selle taga, vedeliku S voolukiiruse kiire reguleerimise ajal. säilitades vajaliku suhte õhuga, kindla kuju stabiilsuse, põleti pikkuse ning ka kindla disainiga, töökindla ja hõlpsasti kasutatava. Düüside sujuvaks tööks on oluline, et S oleks tuhast ja bituumenist hästi puhastatud. Pihustid on mehaanilise (saagis oma rõhu all) ja pneumaatilise (pihustamises osaleb endiselt õhk) toimega.

Väävli põlemissoojuse kasutamine.

Reaktsioon on väga eksotermiline, mille tulemusena eraldub suur hulk soojust ja gaasi temperatuur ahjude väljalaskeava juures on 1100-1300 0 C. SO 2 kontaktoksüdatsiooni korral gaasi temperatuur 1. Cat-ra kihi temperatuur ei tohiks ületada 420 - 450 0 C. Seetõttu on enne SO 2 oksüdatsioonifaasi vaja gaasivoogu jahutada ja liigne soojus ära kasutada. Soojustagastuseks väävlil töötavates väävelhappesüsteemides kasutatakse enim loodusliku soojustsirkulatsiooniga vesitoru soojustagastusega katlaid. SETA - C (25 - 24); RKS 95 / 4,0 - 440.

Energiatehnoloogiline katel RKS 95/4.0 - 440 on vesitoru, loodusliku tsirkulatsiooniga gaasikindel katel, mis on mõeldud töötama surve all. Katel koosneb 1. ja 2. astme aurustitest, 1.2 astme kaugökonomisaatoritest, 1.2 astme kaugülekuumenditest, trumlist, väävlipõletusahjudest. Ahi on ette nähtud kuni 650 tonni vedeliku põletamiseks. Väävel päevas. Ahi koosneb kahest tsüklonist, mis on üksteise suhtes 110° nurga all ühendatud, ja üleminekukambrist.

Sisekorpus läbimõõduga 2,6 m, toetub vabalt tugedele. Väliskesta läbimõõt on 3 m Sise- ja väliskesta moodustatud rõngakujuline ruum täidetakse õhuga, mis seejärel läbi düüside siseneb põlemiskambrisse. Väävel tarnitakse ahju 8 väävlipihustiga, 4 igal tsüklonil. Väävli põlemine toimub pöörlevas gaasi-õhu voolus. Voolu keerutamine saavutatakse õhu tangentsiaalsel juhtimisel põlemistsüklonisse läbi õhudüüside, 3 igas tsüklonis. Õhuhulka reguleeritakse iga õhuotsiku mootoriga klappidega. Üleminekukamber on ette nähtud gaasivoolu suunamiseks horisontaaltsüklonitest aurusti vertikaalsesse gaasikanalisse. Küttekolde sisepind on vooderdatud kaubamärgi MKS-72 muliitkorund tellisega, paksusega 250 mm.

1 - tsüklonid

2 - üleminekukamber

3 - aurustusseadmed

Väävli põletamise teel röstgaasi saamisel ei ole vaja seda lisanditest puhastada. Ettevalmistusetapp hõlmab ainult gaasi kuivatamist ja happe kõrvaldamist. Väävli põletamisel tekib pöördumatu eksotermiline reaktsioon:

S + O 2 = NII 2 (1)

väga suure soojushulga eraldumisega: H \u003d -362,4 kJ / mol või massiühikuna 362,4 / 32 \u003d 11,325 kJ / t \u003d 11325 kJ / kg S.

Põletamiseks tarnitav sula vedel väävel aurustub (keeb) temperatuuril 444,6 *C; aurustumissoojus on 288 kJ/kg. Nagu ülaltoodud andmetest nähtub, on väävli põlemisreaktsiooni kuumus lähteaine aurustamiseks täiesti piisav, seega toimub väävli ja hapniku koostoime gaasifaasis (homogeenne reaktsioon).

Väävli põletamine tööstuses toimub järgmiselt. Väävel on eelsulatatud (selleks võite kasutada veeauru, mis saadakse väävli peamise põlemisreaktsiooni soojuse kasutamisel). Kuna väävli sulamistemperatuur on suhteliselt madal, on väävli settimise ja sellele järgneva filtreerimise teel lihtne eraldada vedelasse faasi mitte jõudnud mehaanilisi lisandeid ning saada piisava puhtusega lähteaine. Sulaväävli põletamiseks kasutatakse kahte tüüpi ahjusid - otsik ja tsüklon. Nendes on vaja ette näha vedela väävli pihustamine selle kiireks aurustamiseks ja usaldusväärse õhuga kokkupuute tagamiseks seadme kõigis osades.

Ahjust siseneb röstigaas heitsoojuskatlasse ja seejärel järgmistesse seadmetesse.

Vääveldioksiidi kontsentratsioon röstimisgaasis sõltub väävli ja põlemiseks tarnitava õhu vahekorrast. Kui õhku võetakse stöhhiomeetrilises koguses, s.t. iga mooli väävli kohta 1 mool hapnikku, siis väävli täielikul põlemisel on kontsentratsioon võrdne hapniku mahuosaga õhus C, seega 2. max \u003d 21%. Kuid tavaliselt võetakse õhku liiga palju, vastasel juhul on ahju temperatuur liiga kõrge.

Väävli adiabaatilisel põletamisel on stöhhiomeetrilise koostisega reaktsioonisegu põlemistemperatuur ~ 1500*C. Praktiliselt piirab ahju temperatuuri tõstmise võimalust asjaolu, et üle 1300*C hävib kiiresti ahju ja gaasikanalite vooder. Tavaliselt saadakse väävli põletamisel 13–14% SO 2 sisaldav röstigaas.

2. So2 kontaktoksüdatsioon so3-ks

Vääveldioksiidi kontaktoksüdatsioon on heterogeense oksüdatiivse eksotermilise katalüüsi tüüpiline näide.

See on üks enim uuritud katalüütilisi sünteese. NSV Liidus tegi kõige põhjalikuma töö SO 2 oksüdatsiooni SO 3 -ks uurimisel ja katalüsaatorite väljatöötamisel G.K. Boreskov. Vääveldioksiidi oksüdatsioonireaktsioon

NII 2 + 0,5 O 2 = NII 3 (2)

iseloomustab väga kõrge aktivatsioonienergia väärtus ja seetõttu on selle praktiline rakendamine võimalik ainult katalüsaatori juuresolekul.

Tööstuses on SO 2 oksüdeerimise peamiseks katalüsaatoriks vanaadiumoksiidil V 2 O 5 (vanaadiumi kontaktmass) põhinev katalüsaator. Selles reaktsioonis näitavad katalüütilist aktiivsust ka teised ühendid, peamiselt plaatina. Plaatinakatalüsaatorid on aga äärmiselt tundlikud isegi arseeni, seleeni, kloori ja muude lisandite jälgede suhtes ning seetõttu asendati need järk-järgult vanaadiumkatalüsaatoritega.

Reaktsioonikiirus suureneb hapniku kontsentratsiooni suurenemisega, nii et tööstuses viiakse protsess läbi selle liigse kogusega.

Kuna SO 2 oksüdatsioonireaktsioon kuulub eksotermilist tüüpi, peaks selle rakendamise temperatuurirežiim lähenema optimaalsete temperatuuride joonele. Temperatuurirežiimi valikul on lisaks kaks piirangut, mis on seotud katalüsaatori omadustega. Temperatuuri alumine piir on vanaadiumkatalüsaatorite süttimistemperatuur, mis olenevalt konkreetsest katalüsaatori tüübist ja gaasi koostisest on 400 - 440 * C. temperatuuri ülemine piir on 600 - 650*C ja selle määrab asjaolu, et nendest temperatuuridest kõrgemal asetseb katalüsaatori struktuur ümber ja see kaotab oma aktiivsuse.

Piirkonnas 400 - 600 * C püütakse protsess läbi viia nii, et konversiooniastme kasvades temperatuur langeks.

Kõige sagedamini kasutatakse tööstuses välise soojusvahetusega riiulikontaktseadmeid. Soojusvahetusskeem eeldab reaktsioonisoojuse maksimaalset kasutamist lähtegaasi soojendamiseks ja gaasi samaaegset jahutamist riiulite vahel.

Üks neist kriitilised ülesanded silmitsi väävelhappetööstusega - vääveldioksiidi muundamise astme suurendamine ja selle atmosfääri heidete vähendamine. Seda probleemi saab lahendada mitmel viisil.

Üks kõige enam ratsionaalsed meetodid Selle väävelhappetööstuses laialdaselt kasutatava probleemi lahenduseks on topeltkontakti ja topeltabsorptsiooni meetod (DKDA). Tasakaalu nihutamiseks paremale ja protsessi saagise suurendamiseks, samuti protsessi kiiruse suurendamiseks viiakse protsess läbi selle meetodi järgi. Selle olemus seisneb selles, et reaktsioonisegu, milles SO 2 konversiooniaste on 90–95%, jahutatakse ja suunatakse vaheabsorberisse SO 3 eraldamiseks. Ülejäänud reaktsioonigaasis suureneb O 2 :SO 2 suhe oluliselt, mis viib reaktsiooni tasakaalu nihkumiseni paremale. Äsja kuumutatud reaktsioonigaas juhitakse uuesti kontaktaparatuuri, kus ühel või kahel katalüsaatorikihil saavutatakse 95% ülejäänud SO 2 konversioonist. SO 2 kogukonversioon selles protsessis on 99,5% - 99,8%.

Väävel on keemiline element, mis on perioodilisuse tabeli kuuendas rühmas ja kolmandas perioodis. Käesolevas artiklis vaatleme üksikasjalikult selle keemilist ja tootmist, kasutamist ja nii edasi. Füüsikalised omadused hõlmavad selliseid tunnuseid nagu värvus, elektrijuhtivuse tase, väävli keemistemperatuur jne. Keemiline omadus kirjeldab selle koostoimet teiste ainetega.

Väävel füüsika mõttes

See on habras aine. Kell normaalsetes tingimustes see on agregeeritud tahkes 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 rombiline väävel. Ta on kõige stabiilsem. Seda tüüpi väävli keemistemperatuur on nelisada nelikümmend viis kraadi Celsiuse järgi. Aga selleks, et see aine läheks gaasiliseks agregatsiooni olek, peab ta esmalt vedelikust läbi minema. Niisiis, väävli sulamine toimub 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 rombikujulisse külma vette valamisel. Seda tüüpi väävli keemistemperatuur on sama. Kuid ainel on omadus venida nagu kummil.

Teine komponent füüsilised omadused, millest tahaksin rääkida, on väävli süttimistemperatuur.

See indikaator võib olenevalt 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. Kõik sõltub sellest, millisest materjalist see kaevandati, mis tihedusega see on. Kuid võime järeldada, et 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. Nüüd, olles vaadelnud väävlit füüsika seisukohast, liigume edasi järgmise osa juurde.

Väävli keemiline iseloomustus

Sellel elemendil on suhteliselt madal aatommass, on see võrdne kolmekümne kahe grammiga mooli kohta. Väävlielemendi omadus hõlmab selle aine sellist omadust nagu võime omada erineval määral oksüdatsioon. Selle poolest erineb see näiteks vesinikust või hapnikust. Arvestades küsimust, mida keemiline iseloomustus element väävel, ei saa mainimata jätta, et olenevalt tingimustest on sellel nii redutseerivad kui ka oksüdeerivad omadused. Seega kaaluge antud aine koostoimet erinevate keemiliste ühenditega.

Väävel ja lihtained

Lihtained on ained, mis sisaldavad ainult ühte keemilist elementi. Selle aatomid võivad ühineda molekulideks, nagu näiteks hapniku puhul, või mitte ühineda, nagu metallide puhul. Seega võib väävel reageerida metallide, muude mittemetallide ja halogeenidega.

Koostoime metallidega

Sellise protsessi läbiviimiseks on vaja kõrget temperatuuri. Nendel tingimustel toimub liitumisreaktsioon. See tähendab, et metalliaatomid ühinevad väävliaatomitega, moodustades seega keerulisi aineid sulfiide. Näiteks kui kahte mooli kaaliumi kuumutatakse, segades need ühe mooli väävliga, saame ühe mooli selle metalli sulfiidi. Võrrandi saab kirjutada järgmisel kujul: 2K + S = K 2 S.

Reaktsioon hapnikuga

See on väävli põletamine. 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. Kirjutage üles selle võrrand keemiline reaktsioon võib olla järgmine: S + O 2 \u003d SO 2. Teine etapp on dioksiidile veel ühe hapnikuaatomi lisamine. See juhtub siis, kui kahele moolile lisatakse kõrgel temperatuuril üks mool hapnikku. Tulemuseks on kaks mooli vääveltrioksiidi. Selle keemilise interaktsiooni võrrand näeb välja järgmine: 2SO 2 + O 2 = 2SO 3. Selle reaktsiooni tulemusena väävelhape. Seega on kahe kirjeldatud protsessi läbiviimisel võimalik saadud trioksiid juhtida läbi veeauru joa. Ja me saame Sellise reaktsiooni võrrand on kirjutatud järgmiselt: SO 3 + H 2 O \u003d H 2 SO 4.

Koostoime halogeenidega

Kemikaal, nagu ka teised mittemetallid, võimaldab sellel reageerida selle ainerühmaga. See hõlmab selliseid ühendeid nagu fluor, broom, kloor, jood. Väävel reageerib kõigiga neist, välja arvatud viimane. Näitena võime tuua vaadeldava perioodilisuse tabeli elemendi fluorimise protsessi. 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 SF 6. Võrrand näeb välja selline: S + 3F 2 = SF 6. Lisaks on veel teine ​​variant: kui võtta üks mool väävlit ja kaks mooli fluori, saame ühe mooli fluoriidi keemilise valemiga SF 4 . Võrrand on kirjutatud järgmisel kujul: S + 2F 2 = SF 4 . Nagu näete, sõltub kõik komponentide segamise proportsioonidest. Täpselt samamoodi on võimalik läbi viia väävli kloorimise (saab tekkida ka kaks erinevat ainet) või broomimise protsessi.

Koostoime teiste lihtsate ainetega

Elemendi väävel 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: P 2 S 3. 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: CS 2. 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 punkti juurde.

Väävel ja kompleksühendid

Ühendid on need ained, mille molekulid koosnevad kahest (või enamast) erinevast elemendist. Keemilised omadused väävel võimaldab tal reageerida selliste ühenditega nagu leelised, aga ka kontsentreeritud sulfaathape. Selle reaktsioonid nende ainetega on üsna omapärased. Kõigepealt mõelge, mis juhtub, kui kõnealune mittemetall segatakse leelisega. Näiteks kui võtta kuus mooli ja lisada neile kolm mooli väävlit, saad kaks mooli kaaliumsulfiidi, ühe mooli antud metallsulfiti ja kolm mooli vett. Sellist reaktsiooni saab väljendada järgmise võrrandiga: 6KOH + 3S \u003d 2K 2 S + K2SO 3 + 3H 2 O. Samal põhimõttel toimub koostoime, kui lisate Järgmiseks kaaluge väävli käitumist kontsentreeritud lahuses. sellele lisatakse sulfaathapet. 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.

Vaadeldava mittemetalli saamine

Väävli eraldamiseks erinevatest ainetest on mitu peamist meetodit. Esimene meetod on selle eraldamine püriidist. Keemiline valem viimane - FeS 2 . Kui seda ainet kuumutada kõrgel temperatuuril ilma hapniku juurdepääsuta, võib saada veel ühe raudsulfiidi – FeS – ja väävli. Reaktsioonivõrrand on kirjutatud järgmiselt: FeS 2 \u003d FeS + S. Teine väävli saamise meetod, mida sageli kasutatakse tööstuses, on väävelsulfiidi põletamine väikese hapnikukoguse tingimustes. 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: 2H 2 S + O 2 \u003d 2S + 2H 2 O. Lisaks võib väävlit saada mitmesuguste metallurgiliste protsesside käigus, näiteks metallide, näiteks nikli tootmisel, vask ja teised.

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. Meditsiinis 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, milles on prootoneid - positiivselt laetud osakesi - ja neutroneid, st osakesi, millel on null laeng. 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. Väävli anioon 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, aga ka katiooniks – happejäägi või hüdroksüülrühma (OH-) iooniks.

Kuna väävli järjekorranumber perioodilisustabelis on kuusteist, võime järeldada, et täpselt nii palju prootoneid on selle tuumas. Selle põhjal võime öelda, et seal on ka kuusteist elektroni, mis pöörlevad ümber. Neutronite arvu saab leida sellest lahutades molaarmass keemilise elemendi seerianumber: 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. Elektrooniline valem väävliaatom kirjutatakse järgmiselt: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4.

Levimus looduses

Põhimõtteliselt leidub kõnealust keemilist elementi mineraalide koostises, mis on erinevate metallide sulfiidid. Esiteks on see püriit - rauasool; see on ka plii, hõbe, vase läige, tsingi segu, kinaver - elavhõbeda sulfiid. Lisaks võib väävlit sisaldada ka mineraalide koostises, mille struktuuri esindavad kolm või enam keemilist elementi.

Näiteks kalkopüriit, mirabiliit, kieseriit, kips. Saate neid kõiki üksikasjalikumalt kaaluda. Püriit on ferrumsulfiid ehk FeS 2 . Sellel on helekollane värvus kuldse läikega. Seda mineraali võib sageli leida lisandina lapis lazuli'st, 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. ja hõbedane läige (argentiit) on sarnaste omadustega: mõlemad näevad välja nagu metallid, on halli värvi. Kaneel on pruunikaspunane tuhm hallide laikudega mineraal. Kalkopüriit, mille keemiline valem on CuFeS 2, on kuldkollane, seda nimetatakse ka kuldseks seguks. Tsingisegu (sfaleriidi) värvus võib olla merevaigust tulioranžini. Mirabiliit - Na 2 SO 4 x10H 2 O - läbipaistvad või valged kristallid. Seda nimetatakse ka meditsiinis kasutatavaks. Kieseriidi keemiline valem on MgSO 4 xH 2 O. See näeb välja nagu valge või värvitu pulber. Kipsi keemiline valem on CaSO 4 x2H 2 O. Lisaks on see keemiline element elusorganismide rakkude osa ja oluline mikroelement.