Väävel

11. klass > Keemia > 3. Mittemetallid

Üldine

Looduses leidub väävlit nii lihtainena, kui ühendites. Ühendites esineb väävel enamasti sulfiididena (FeS2, püriit) või sulfaatidega (CaSO4·2H2O, kips). Lihtainena esineb väävel peamiselt kaheksaaatomilise molekulina ehk rombilise väävlina – S8.

Kuna väävlit leidub looduses lihtainena, siis toodetaksegi väävlit peamiselt maa seest sula väävli väljapumpamise teel. Enamus väävli toodangust kulub väävelhappe tootmisele, mis on üks tähtsamaid väävliühendeid. Palju kasutab väävlit ka kummitööstus ja ravimitööstus ning väävlit kasutatakse ka taimekaitsevahendite tootmisel.

 

Füüsikalised omadused

Väävlil on kaks tuntud allotroopi – rombiline väävel ning monokliine väävel. Looduses leidub enamasti rombilist väävlit, kuna see on kõige püsivam väävli allotroop ning kõik teised väävli allotroobid muutuvad seistes rombiliseks väävliks.

Rombiline väävel stabiilne väävli isotoop

Rombiline väävel stabiilne väävli isotoop

Väävli sulamistemperatuur sõltub väävli puhtusest, kuid enamasti on ta vahemikus 110-120 oC. Väävli edasisel sulatamisel muutub ta kuskil 150 oC juures pruuniks, praktiliselt tahkeks aineks.   Alles kuskil 200 oC juures läheb ta tagasi vedelasse olekusse. Sula väävli kallamisel külma vette tekib plastiline väävel, mis seistes muutub rombiliseks väävliks.

 

Keemilised omadused

Väävel on aktiivne mittemetall, mis reageerib pea kõikide metallidega. Metallidega reageerides käitub väävel oksüdeerijana ning tekivad sulfiidid.

Ca + S = CaS

Fe + S = FeS

Enamus mittemetallidega reageerides käitub väävel oksüdeerijana (liidab elektrone), välja arvatud hapnik ja halogeenid, millega reageerides on väävel redutseerija (loovutab elektrone).

S + H2 = H2S

S + 2e = S2-

S + O2 = SO2

S – 4e = S4+

 

 

Ühendid

Väävelhape (H2SO4) on enim kasutatud ja toodetud väävliühend. Väävelhape on õlitaoline vedelik. Väävelhappe vesilahus on tugev hape ning väävelhappe lahustumisel vees tuleb olla väga ettevaatlik, kuna väävelhappe lahustumine on väga eksotermiline protsess. Kontsentreeritud väävelhape on tugev oksüdeerija, reageerides peaaegu kõikide metallidega (v.a Au, Pt, Ru, Rh, Os, Ir) moodustades soola ning mõne väävliühendi (SO2, SO3, H2S, S). Raud kontsentreeritud väävelhappega reageerides passiveerub, mistõttu on võimalik väävelhapet transportida raudtsisternides.

Cu + 2H2SO4 = CuSO4 + SO2 + H2O

Kontsentreeritud väävelhape on väga hügroskoopne aine, seab endaga hästi vett, seetõttu söestab väävelhape pea kõiki orgaanilisi aineid.

Suhkru söestumine kontsentreeritud väävelhappe toimel

Suhkru söestumine kontsentreeritud väävelhappe toimel

Väävelhapet toodetakse väävlist, mille põlemisel  tekib vääveldioksiid.

S + O2 = SO2

Edasi oksüdeeritakse vääveldioksiid mõne katalüsaatori juuresolekul vääveltrioksiidiks.

2SO2 + O2 = 2SO3

Vääveltrioksiidi reageerimisel veega saadakse väävelhape. Kuna tegemist on väga eksotermilise protsessiga, siis enamasti kasutatakse väävelhappe transportimiseks kontsentreeritud väävelhappe ja vääveltrioksiidi segu – ooelumi (H2SO4·nSO3).

H2SO4 + nSO3 = H2SO4·nSO3

Väävelhapet kasutatakse paljudes tööstusharudes, näiteks plastide-, terase-, mineraalväetiste-, värvainete tööstus jt.

Vääveltrioksiid (SO3) on madala sulamistemperatuuriga vedelik (keemistemperatuur 45 oC). Peamiselt kasutatakse teda väävelhappe tootmise vaheetapina.

Vääveldioksiid (SO2) on värvusetu mürgine gaas. SO2 lahustub ka hästi vees, moodustades lahja väävlishappe lahuse

SO2 + H2O = H2SO3

Vääveldioksiidi saadakse peamiselt püriidi särdamise kõrvalproduktina.

4FeS2 + 11O2 = 2Fe2O3 + 8SO2

Kuna vääveldioksiid on väga mürgine gaas, peavad tööstusettevõtted pöörama palju tähelepanu sellele, et keskkonda ei satuks väävliühendeid. Vääveldioksiidi kasutatakse peamiselt väävelhappe tootmiseks, kuid samas ka õlle ja veini valmistamisel.

Divesiniksulfiid (H2S) on mürgine gaas, mis esineb looduses naftagaasi ning vulkaaniliste gaaside koostises. Samuti võib divesiniksulfiidi tekkida ka valkude lagunemisel, näiteks mädamuna halb lõhn on peamiselt tingitud divesiniksulfiidist.

Divesiniksulfiid lahustub suhteliselt hästi vees ning tema vesilahust nimetatakse divesiniksulfiidhappeks.

Divesiniksulfiid leiab peamiselt kasutust orgaanilises sünteesis ning väävelhappe tootmiseks.

Sulfaatidest, väävelhappe sooladest, leiavad rohkem kasutust vaskvitriol (CuSO4·5H2O) taimekaitsevahendite koostises. Ammooniumsulfaat ((NH4)2SO4) väetisena. Põletatud kips (CaSO4·0,5H2O) leiab kasutust meditsiinis kipsi paigaldamisel.

 

Näita lisainfot
Lisainfo:
Peida lisainfo