Žveplo

Žvêplo (latinsko sulphur) je kemični element, ki ima v periodnem sistemu simbol S in atomsko število 16. Žveplo je kot multivalentna nekovina brez vonja in okusa najbolj znano v rumenih kristalih in se pojavlja v mnogih sulfidih in sulfatnih mineralih in celo v svoji samorodni obliki (posebej na območju ognjenikov). Vsi živi organizmi ga nujno potrebujejo v številnih aminokislinah in zato v mnogih proteinih.

Žveplo, ₁₆S

Žveplo
Izgovarjava	IPA: [ˈʒʋɛːplɔ]
Alotropi	glej Alotropi žvepla
Videz	limonasto rumeni mikrokristali
Standardna atomska teža Ar, std(S)	[32,059; 32,076] običajno: 32,06
Žveplo v periodnem sistemu
Vodik Helij Litij Berilij Bor (element) Ogljik Dušik Kisik Fluor Neon Natrij Magnezij Aluminij Silicij Fosfor Žveplo Klor Argon Kalij Kalcij Skandij Titan (element) Vanadij Krom Mangan Železo Kobalt Nikelj Baker Cink Galij Germanij Arzen Selen Brom Kripton Rubidij Stroncij Itrij Cirkonij Niobij Molibden Tehnecij Rutenij Rodij Paladij Srebro Kadmij indij Kositer Antimon Telur Jod Ksenon Cezij Barij Lantan Cerij Prazeodim Neodim Prometij Samarij Evropij Gadolinij Terbij Disprozij Holmij Erbij Tulij Iterbij Lutecij Hafnij Tantal Volfram Renij Osmij Iridij Platina Zlato Živo srebro Talij Svinec Bizmut Polonij Astat Radon Francij Radij Aktinij Torij Protaktinij Uran (element) Neptunij Plutonij Americij Kirij Berkelij Kalifornij Ajnštajnij Fermij Mendelevij Nobelij Lavrencij Raderfordij Dubnij Siborgij Borij Hasij Majtnerij Darmštatij Rentgenij Kopernicij Nihonij Flerovij Moskovij Livermorij Tenes Oganeson O ↑ S ↓ Se fosfor ← žveplo → klor
Vrstno število (Z)	16
Skupina	skupina 16 (halkogeni)
Perioda	perioda 3
Blok	blok p
Razporeditev elektronov	[Ne] 3s2 3p4
Razporeditev elektronov po lupini	2, 8, 6
Fizikalne lastnosti
Faza snovi pri STP	trdnina
Tališče	115,21 °C
Vrelišče	444,6 °C
Gostota (blizu s.t.)	alfa: 2,07 g/cm3 beta: 1,96 g/cm3 gama: 1,92 g/cm3
v tekočem stanju (pri TT)	1,819 g/cm3
Kritična točka	1.041 °C, 20,7 MPa
Talilna toplota	mono: 1,727 kJ/mol
Izparilna toplota	mono: 45 kJ/mol
Toplotna kapaciteta	22,75 J/(mol·K)
Parni tlak P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k pri T (°C) 102 135 176 235 318 444
Lastnosti atoma
Oksidacijska stanja	−2, −1, 0, +1, +2, +3, +4, +5, +6 (močno kisel oksid)
Elektronegativnost	Paulingova lestvica: 2,58
Ionizacijske energije	1.: 999,6 kJ/mol 2.: 2252 kJ/mol 3.: 3357 kJ/mol (več)
Kovalentni polmer	105±3 pm
Van der Waalsov polmer	180 pm
Spektralne črte žvepla
Druge lastnosti
Pojavljanje v naravi	prvobitno
Kristalna struktura	​ortorombska
Toplotna prevodnost	0,205 W/(m⋅K) (amorfni)
Električna upornost	2×1015  Ω⋅m (pri 20 °C) (amorfni)
Magnetna ureditev	diamagnetik
Magnetna susceptibilnost	(α) −15,5·10−6 cm3/mol (298 K)
Stisljivostni modul	7,7 GPa
Mohsova trdota	2,0
Številka CAS	7704-34-9
Zgodovina
Odkritje	Starodavna Kitajska (pred 2000 pr.n.št.)
Kot element je snov prepoznal	Antoine Lavoisier (1777)
Najpomembnejši izotopi žvepla
Izo­top Pogos­tost Razpolovni čas (t1/2) Razpadni način Pro­dukt 32S 94,99% stabilen 33S 0,75% stabilen 34S 4,25% stabilen 35S sled 87,37 d β− 35Cl 36S 0,01% stabilen

Prvenstveno se uporablja kot gnojilo, vendar se na široko uporablja tudi pri izdelavi smodnika, laksativov, vžigalic in insekticidov.

Ta nekovina je na videz blede rumene barve, mehka, lahka, z značilnim vonjem po gnilih jajcih, kadar je v spojini z vodikom. Gori z modrim plamenom, ki oddaja čuden dušljiv vonj (žveplov dioksid), SO₂). Žveplo v vodi ni topno, je pa topno v ogljikovem disulfidu. Običajna oksidacijska stanja žvepla vključujejo -2, +2, +4 in +6. V vseh stanjih, trdnem, tekočem in plinskem, ima žveplo alotropne oblike, katerih zveze še niso povsem pojasnjene. Za kristalno žveplo lahko pokažemo, da tvori žvepleni obroč osmih atomov, S₈.

Žveplo lahko dobimo v dveh kristalnih modifikacijah, v ortorobnem oktaedru, ali v monoklinskih prizmah, ki so pri navadnih temperaturah stabilnejše.

Uporaba žvepla

Žveplo in njegove spojine so pomembne surovine za žveplovo kislino primarnega produkta kemične industrije. Večina žvepla, ki se pridobi se uporablja za prizvodnjo žveplene kisline. Velika količina žvepla se uporablja v vulkanizerstvu. Zaradi majhne gorljivosti se uporablja za izdelavo umetnega plamena. V medicini se uporablja za zdravljenje kožnih bolezni. Uporablja se tudi kot sredstvo proti plevelu, v proizvodnji zdravil, vžigalic, pesticidov in papirja. Majhne količine žvepla se uporabljajo za proizvodnjo posebne vrste betona. Ta beton je za razliko od običajnega bolj odporen na kisline in se uporablja v proizvodnji kjer je možno razlitje kisline.

Žveplo in njegove spojine

• FeS
• FeS₂ - pirit in markazit
• ZnS - sfalerit
• CuFeS₂ - halkopirit
• CaSO₄ * 2H₂O - sadra
• SrSO₄ - celestin
• BaSO₄ - barit
• Na₂SO₄ * MgSO₄ * 4H₂O
• K₂SO₄ * 2MgSO₄
• K₂SO₄ * MgSO₄ * 2CaSO₄

Pridobivanje žvepla

Določena količina žvepla se nahaja v nafti in zemeljskem plinu (nepredelana nafta in zemeljski plin, ki se pridobijajo v določenih regijah vsebujejo velike količine žvepla. Pri njihovem sežigu nastaja žveplov dioksid, ki povzroča onesnaženje ozračja in kisli dež. Zaradi tega je treba odstraniti prisotnost žvepla iz goriva predno gre na trg). Žveplo v čisti obliki, ki se nahaja pod zemljo se tali z vodno paro, ter ga s pomočjo zraka pod pritiskom spravimo na zemljsko površino. Pomemben vir žvepla so tudi njegove spojine, ki se nahajajo v industrijskem plinu. Žveplo se v industriji pridobi s pomočjo redukcije žveplovega dioksida z ogljikovim monoksidom. Majhne količine žvepla pa najdemo tudi v živalskih beljakovin.

Kemijske lasnosti žvepla

Pri normalni temperaturi je žveplo slabo reaktivno. Zelo je reaktiven s florom. Z drugimi elementi reagira pri povišani temperaturi tudi s kovinami.

Koloidno žveplo

Če se hlapi žvepla hitro ohladijo se kondenzirajo v obliki finega rumenega prahu " žveplov cvet",ki je sestavljen iz amorfnega žvepla. Amorfno žveplo pri povišani temperaturi prehaja v kristale.

Na₂S₂O₃ + H₂SO₄ ---» Na₂SO₄ + SO₂ + S + H₂O

Ugotavljanje nevarnih lastnosti

Žveplo povzroča draženje nosne sluznice. Ne povzroča hude zastrupitve. Večina žveplovih spojin je strupenih.

Uporaba žveplovega dioksida

Nekatere količine se uporabljajo pri beljenju volne in lesa pri proizvodnji papirja. Nekaj se ga uporablja v proizvodnji brezalkoholnih pijač, marmelade za sušenje sadja, ker zavira rast bakterij. Večina se uporablja za proizvodnjo žveplene kisline.

Glej tudi

• Žveplo (video), University of Nottingham