Lưu Huỳnh là gì?
Lưu huỳnh, còn được gọi là sulfur, lưu hoàng hoặc diêm sinh, là một nguyên tố hóa học nằm trong bảng tuần hoàn có ký hiệu S và số nguyên tử 16. Ngoài ra, lưu huỳnh còn là một phi kim phổ biến, có tính chất không mùi, không vị và nhiều hóa trị. Dạng gốc của lưu huỳnh là chất rắn kết tinh màu vàng chanh, được xem là một nguyên tố thiết yếu cho sự sống và chúng được tìm thấy trong 2 axit amin.
Lưu huỳnh có thể được tìm thấy trong tự nhiên dưới dạng đơn chất, trong các khoáng chất sulfua và sulfat. Nó cũng xuất hiện xung quanh các suối nước nóng và các khu vực núi lửa tại nhiều nơi trên thế giới, đặc biệt là khu vực dọc theo vành đai lửa Thái Bình Dương.
Những Tính Chất Vật Lý của Lưu Huỳnh
Lưu huỳnh mang những tính chất vật lý đặc trưng như sau:
-
Trạng thái: Ở nhiệt độ phòng, lưu huỳnh là một chất rắn xốp có màu vàng nhạt. Lưu huỳnh trong trạng thái này thông thường tồn tại như các phân tử vòng dạng vòng hoa S8. Bên cạnh đó, nó còn có nhiều dạng hình khác nhau. Loại một nguyên tử từ vòng sẽ là S7, đây chính là nguyên nhân cho màu vàng đặc trưng của nó. Ngoài ra, lưu huỳnh còn tồn tại ở dạng vô định hình, hay còn gọi là lưu huỳnh dẻo.
-
Tinh thể: Lưu huỳnh có tinh thể rất phức tạp, phụ thuộc vào các điều kiện khác nhau. Các dạng hình thù của chúng tạo thành các cấu trúc tinh thể khác nhau, có thể là các dạng hình thoi và xiên đơn S8 là các dạng tinh thể được nghiên cứu tỉ mỉ nhất.
-
Mùi: Lưu huỳnh không được ưa thích do mùi của nó khá giống với mùi trứng ung – đây là đặc trưng của hydro sulfide (H2S). Lưu huỳnh đơn chất không có mùi. Khi cháy, nó tạo ra ngọn lửa màu xanh lam và tỏa ra lưu huỳnh dioxide – một mùi ngột ngạt khác thường.
-
Khả năng hòa tan: Lưu huỳnh không hòa tan trong nước nhưng lại hòa tan được trong cacbon disulfide và các dung môi không phân cực khác.
-
Các mức oxi hóa: Lưu huỳnh có khả năng tạo thành các hợp chất ổn định với hầu hết mọi nguyên tố, ngoại trừ các khí trơ.
-
Nóng chảy: Lưu huỳnh nóng chảy thường có độ nhớt, đây cũng là tính chất nổi bật của phi kim này. Độ nhớt của lưu huỳnh tăng lên theo nhiệt độ do sự hình thành các chuỗi polyme. Tuy nhiên, sau khi đạt được một khoảng nhiệt độ nhất định, độ nhớt lại bị giảm xuống vì đã đủ năng lượng cần thiết để phá vỡ chuỗi polymer.
Dạng Hình Thù của Lưu Huỳnh
Lưu huỳnh có hai dạng thù hình, là lưu huỳnh tà phương Sα và lưu huỳnh đơn tà Sβ. Hai dạng thù hình này khác nhau về cấu tạo tinh thể và một số tính chất vật lí, nhưng lại mang tính chất hóa học giống nhau. Hai dạng lưu huỳnh Sα và Sβ này có thể biến đổi qua lại với nhau tùy theo điều kiện nhiệt độ. Chi tiết sự biến đổi này có thể được xem trong bảng dưới đây:
| Dạng Thù Hình | Điều Kiện Nhiệt Độ | Màu Sắc |
|---|---|---|
| Lưu Huỳnh Sα | Dưới 95,6 °C | Vàng |
| Lưu Huỳnh Sβ | Trên 95,6 °C | Nâu |
Ảnh Hưởng Của Nhiệt Độ đến Tính Chất Vật Lý Của Lưu Huỳnh
Tính chất vật lý của lưu huỳnh có sự biến đổi rõ rệt theo nhiệt độ khác nhau. Cụ thể như sau:
-
Ở nhiệt độ dưới 113°C: Lưu huỳnh tồn tại ở dạng chất rắn màu vàng. Trong phân tử, có 8 nguyên tử lưu huỳnh liên kết cộng hóa trị với nhau tạo mạch vòng.
-
Ở nhiệt độ 119°C: Lưu huỳnh nóng chảy thành chất lỏng màu vàng và rất linh động.
-
Ở nhiệt độ 187°C: Lưu huỳnh lỏng ở trạng thái quánh nhớt và có màu nâu đỏ.
-
Ở nhiệt độ 445°C: Lưu huỳnh sôi, các phân tử lưu huỳnh bị phá vỡ thành nhiều phân tử nhỏ bay hơi.
Ví dụ: Ở 1400°C, hơi lưu huỳnh là những phân tử S2. Nhưng ở 1700°C, lưu huỳnh là những nguyên tử S.
Tính Chất Hóa Học Của Lưu Huỳnh
Điểm nổi bật trong tính chất hóa học của lưu huỳnh là nó vừa thể hiện tính oxi hóa với các mức oxi hóa khác nhau, bao gồm: -2, 0, +4, +6; lại vừa thể hiện tính khử. Lưu huỳnh có khả năng tạo thành các hợp chất ổn định với hầu hết mọi nguyên tố, ngoại trừ các khí trơ.
Lưu huỳnh có khả năng tạo ra khí hidro sunfua khi tác dụng với hidro và tạo ra muối sunfua khi tác dụng với kim loại. Tuy nhiên, lưu huỳnh không tác dụng với iot và nitơ. Khi cháy, lưu huỳnh tạo ra ngọn lửa màu xanh lam và tỏa ra lưu huỳnh dioxide – một mùi ngột ngạt khác thường.
Điều Chế Lưu Huỳnh Như Thế Nào?
Lưu huỳnh có thể được điều chế bằng các phương pháp sau:
-
Trong phòng thí nghiệm: Dùng axít sulfuric và muối natri sunfit để điều chế lưu huỳnh.
-
Trong công nghiệp: Đốt lưu huỳnh, đốt cháy H2S trong oxi dư, cho kim loại tác dụng với H2SO4 đặc nóng, đốt quặng pirit sắt.
Một số ứng dụng quan trọng của lưu huỳnh trong công nghiệp và đời sống
Lưu huỳnh là một nguyên tố quan trọng trong nhiều lĩnh vực trong đời sống và công nghiệp, góp