Zwavel is een niet-metallisch element met het chemische symbool S en atoomnummer 16. Zuivere zwavel is een geel kristal, ook wel bekend als zwavel of gele zwavel. Elementaire zwavel is onoplosbaar in water, licht oplosbaar in ethanol en gemakkelijk oplosbaar in koolstofdisulfide (CS).2.
1. Fysische eigenschappen
- Zwavel is doorgaans een lichtgeel kristal, geurloos en smaakloos.
- Zwavel kent vele allotropen, die allemaal uit S bestaan.8Cyclische moleculen. De meest voorkomende zijn orthorhombische zwavel (ook bekend als rhombische zwavel, α-zwavel) en monoklinische zwavel (ook bekend als β-zwavel).
- Orthorombische zwavel is een stabiele vorm van zwavel en kan, wanneer het tot ongeveer 100 °C wordt verhit, worden afgekoeld tot monoklinische zwavel. De transformatietemperatuur tussen orthorombische en monoklinische zwavel is 95,6 °C. Orthorombische zwavel is de enige stabiele vorm van zwavel bij kamertemperatuur. De zuivere vorm is geelgroen (de zwavel die op de markt wordt verkocht, lijkt geler door de aanwezigheid van sporen cycloheptazwavel). Orthorombische zwavel is feitelijk onoplosbaar in water, heeft een slechte warmtegeleiding en is een goede elektrische isolator.
- Monoklinisch zwavel bestaat uit talloze naaldvormige kristallen die overblijven na het smelten van zwavel en het afgieten van de overtollige vloeistof. Monoklinisch zwavel en orthorhombisch zwavel zijn varianten van elementaire zwavel bij verschillende temperaturen. Monoklinisch zwavel is alleen stabiel boven 95,6 °C en transformeert bij hogere temperaturen langzaam in orthorhombisch zwavel. Het smeltpunt van orthorhombisch zwavel is 112,8 °C, dat van monoklinisch zwavel 119 °C. Beide zijn zeer goed oplosbaar in CS₂.2.
- Er bestaat ook elastische zwavel. Elastische zwavel is een donkergele, elastische vaste stof die minder oplosbaar is in koolstofdisulfide dan andere allotrope zwavelverbindingen. Het is onoplosbaar in water en licht oplosbaar in alcohol. Als gesmolten zwavel snel in koud water wordt gegoten, vormt de zwavel met lange ketens een vaste, rekbare, elastische zwavel. Deze zal echter na verloop van tijd uitharden en monoklinische zwavel worden.
2. Chemische eigenschappen
- Zwavel kan in de lucht verbranden en reageert met zuurstof tot zwaveldioxide (SO₂).₂) gas.
- Zwavel reageert bij verhitting met alle halogenen. Het verbrandt in fluor en vormt zwavelhexafluoride. Vloeibare zwavel reageert met chloor en vormt het sterk irriterende disulfidedichloride (S).2Cl2Een evenwichtsmengsel met rood zwaveldichloride (SCl) kan worden gevormd wanneer er een overmaat aan chloor is en een katalysator, zoals FeCl₃.3of SnI4,wordt gebruikt.
- Zwavel kan reageren met een hete kaliumhydroxide (KOH)-oplossing en daarbij kaliumsulfide en kaliumthiosulfaat vormen.
- Zwavel reageert niet met water en niet-oxiderende zuren. Zwavel reageert wel met heet salpeterzuur en geconcentreerd zwavelzuur en kan worden geoxideerd tot zwavelzuur en zwaveldioxide.
3. Toepassingsgebied
- Industrieel gebruik
De belangrijkste toepassingen van zwavel zijn de productie van zwavelverbindingen zoals zwavelzuur, sulfieten, thiosulfaten, ocyanaten, zwaveldioxide, koolstofdisulfide, disulfidedichloride, trichloorsulfonaatfosfor, fosforsulfide en metaalsulfiden. Meer dan 80% van het wereldwijde jaarlijkse zwavelverbruik wordt gebruikt voor de productie van zwavelzuur. Zwavel wordt ook veelvuldig gebruikt bij de productie van gevulkaniseerd rubber. Wanneer ruw rubber wordt gevulkaniseerd tot gevulkaniseerd rubber, verkrijgt het een hoge elasticiteit, hittebestendigheid, treksterkte en onoplosbaarheid in organische oplosmiddelen. De meeste rubberproducten worden gemaakt van gevulkaniseerd rubber, dat wordt geproduceerd door ruw rubber te laten reageren met versnellers bij bepaalde temperaturen en drukken. Zwavel is ook nodig voor de productie van buskruit en lucifers, en het is een van de belangrijkste grondstoffen voor vuurwerk. Daarnaast kan zwavel worden gebruikt bij de productie van gesulfureerde kleurstoffen en pigmenten. Het calcineren van een mengsel van kaolien, koolstof, zwavel, diatomeeën of kwartspoeder kan bijvoorbeeld een blauw pigment opleveren dat ultramarijn heet. Ook de bleekmiddelenindustrie en de farmaceutische industrie gebruiken een deel van de zwavel.
- Medisch gebruik
Zwavel is een van de bestanddelen in veel geneesmiddelen tegen huidaandoeningen. Zo wordt tungolie bijvoorbeeld verhit met zwavel om het te sulfoneren met zwavelzuur en vervolgens geneutraliseerd met ammoniakwater om gesulfoneerde tungolie te verkrijgen. Een zalf van 10% die hiervan gemaakt is, heeft ontstekingsremmende en verzachtende effecten en kan gebruikt worden voor de behandeling van diverse huidontstekingen en zwellingen.
Geplaatst op: 09-12-2024