გოგირდი დედამიწის ქერქის ერთ-ერთი ყველაზე გავრცელებული ელემენტია. ყველაზე ხშირად ის გვხვდება მინერალების შემადგენლობაში, რომლებიც დამატებით შეიცავს ლითონებს. ძალიან საინტერესოა პროცესები, რომლებიც ხდება გოგირდის დუღილისა და დნობის წერტილის მიღწევისას. ჩვენ გავაანალიზებთ ამ პროცესებს, ისევე როგორც მათთან დაკავშირებულ სირთულეებს ამ სტატიაში. მაგრამ ჯერ მოდით ჩავუღრმავდეთ ამ ელემენტის აღმოჩენის ისტორიას.
ისტორია
ძირითადი სახით, ისევე როგორც მინერალების შემადგენლობით, გოგირდი ცნობილია უძველესი დროიდან. ძველ ბერძნულ ტექსტებში აღწერილია მისი ნაერთების შხამიანი მოქმედება ადამიანის სხეულზე. ამ ელემენტის ნაერთების წვის დროს გამოთავისუფლებული გოგირდის დიოქსიდი მართლაც სასიკვდილოა ადამიანებისთვის. დაახლოებით VIII საუკუნეში გოგირდის გამოყენება დაიწყო ჩინეთში პიროტექნიკური ნარევების დასამზადებლად. გასაკვირი არ არის, რადგან ითვლება, რომ სწორედ ამ ქვეყანაში გამოიგონეს დენთი.
ძველ ეგვიპტეშიც კი იცოდნენ სპილენძის საფუძველზე გოგირდის შემცველი მადნის გამოწვის მეთოდი. ასე მოიპოვეს ლითონი. გოგირდი გამოვიდა მომწამვლელი აირის სახით SO2.
მიუხედავად იმისა, რომ უძველესი დროიდან იყო ცნობილი, ცოდნა იმის შესახებ, თუ რა არის გოგირდი, გაჩნდა ფრანგი ნატურალისტი ანტუანის ნაშრომის წყალობით.ლავუაზიე. სწორედ მან დაადგინა, რომ ის არის ელემენტი და მისი წვის პროდუქტები არის ოქსიდები.
აქ არის ხალხის ამ ქიმიური ელემენტის გაცნობის ასეთი მოკლე ისტორია. შემდეგ დეტალურად ვისაუბრებთ დედამიწის ნაწლავებში მიმდინარე პროცესებზე და იწვევს გოგირდის წარმოქმნას იმ სახით, როგორშიც ის ახლაა.
როგორ წარმოიქმნება გოგირდი?
არის გავრცელებული მცდარი მოსაზრება, რომ ეს ელემენტი ყველაზე ხშირად გვხვდება მისი მშობლიური (ანუ სუფთა) ფორმით. თუმცა, ეს არ არის მთლად სიმართლე. მშობლიური გოგირდი ყველაზე ხშირად გვხვდება სხვა საბადოებში ჩართვის სახით.
ამჟამად, არსებობს რამდენიმე თეორია ელემენტის წარმოშობის შესახებ მისი სუფთა სახით. ისინი ვარაუდობენ განსხვავებას გოგირდის წარმოქმნის დროში და მადნებს შორის, რომლებშიც ის იკვეთება. პირველი, სინგენეზის თეორია, ვარაუდობს გოგირდის წარმოქმნას მადნებთან ერთად. მისი თქმით, ოკეანეში მცხოვრებმა ზოგიერთმა ბაქტერიამ წყალში არსებული სულფატები წყალბადის სულფიდამდე შეამცირა. ეს უკანასკნელი, თავის მხრივ, აღიმართა, სადაც სხვა ბაქტერიების დახმარებით იჟანგება გოგირდად. იგი დაეცა ფსკერზე, აირია სილაში და შემდგომ ისინი ერთად შექმნეს მადანი.
ეპიგენეზის თეორიის არსი იმაში მდგომარეობს, რომ გოგირდი წარმოიქმნება მადნებში უფრო გვიან, ვიდრე თავად. აქ რამდენიმე ფილიალია. ჩვენ მხოლოდ ამ თეორიის ყველაზე გავრცელებულ ვერსიაზე ვისაუბრებთ. იგი შედგება ამისგან: მიწისქვეშა წყლები, რომლებიც მიედინება სულფატური მადნების დაგროვებით, მდიდრდება მათით. შემდეგ, ნავთობისა და გაზის საბადოების გავლით, სულფატის იონები ნახშირწყალბადების გამო მცირდება წყალბადის სულფიდამდე. წყალბადის სულფიდი, რომელიც ზედაპირზე ამოდის, იჟანგებაატმოსფერული ჟანგბადი გოგირდამდე, რომელიც გროვდება კლდეებში და ქმნის კრისტალებს. ამ თეორიამ ბოლო დროს სულ უფრო და უფრო მეტი დადასტურება მოიპოვა, მაგრამ ამ გარდაქმნების ქიმიის საკითხი ღია რჩება.
ბუნებაში გოგირდის წარმოშობის პროცესიდან გადავიდეთ მის მოდიფიკაციაზე.
ალოტროპია და პოლიმორფიზმი
გოგირდი, ისევე როგორც პერიოდული ცხრილის მრავალი სხვა ელემენტი, ბუნებაში არსებობს რამდენიმე ფორმით. ქიმიაში მათ ალოტროპულ მოდიფიკაციებს უწოდებენ. არის რომბისებრი გოგირდი. მისი დნობის წერტილი ოდნავ დაბალია, ვიდრე მეორე მოდიფიკაციის: მონოკლინიკური (112 და 119 გრადუსი ცელსიუსი). და ისინი განსხვავდებიან ელემენტარული უჯრედების სტრუქტურაში. რომბისებრი გოგირდი უფრო მკვრივი და სტაბილურია. მას შეუძლია 95 გრადუსამდე გაცხელებისას გადავიდეს მეორე ფორმაში - მონოკლინიკაში. ელემენტს, რომელსაც ჩვენ განვიხილავთ, აქვს ანალოგები პერიოდულ სისტემაში. გოგირდის, სელენისა და თელურიუმის პოლიმორფიზმი ჯერ კიდევ განიხილება მეცნიერთა მიერ. მათ ერთმანეთთან ძალიან მჭიდრო ურთიერთობა აქვთ და ყველა ცვლილება, რაც მათ ქმნიან, ძალიან ჰგავს.
და შემდეგ გავაანალიზებთ იმ პროცესებს, რომლებიც ხდება გოგირდის დნობის დროს. მაგრამ სანამ დაიწყებთ, ცოტა უნდა ჩაეფლო კრისტალური ბადის სტრუქტურის თეორიასა და მატერიის ფაზური გადასვლის დროს წარმოქმნილ ფენომენებს.
რისგან არის დამზადებული ბროლი?
მოგეხსენებათ, აირისებრ მდგომარეობაში ნივთიერება მოლეკულების (ან ატომების) სახითაა, რომლებიც შემთხვევით მოძრაობენ სივრცეში. თხევად ნივთიერებაშიმისი შემადგენელი ნაწილაკები დაჯგუფებულია, მაგრამ მაინც აქვთ საკმაოდ დიდი გადაადგილების თავისუფლება. აგრეგაციის მყარ მდგომარეობაში, ყველაფერი ცოტა განსხვავებულია. აქ წესრიგის ხარისხი იზრდება მაქსიმალურ მნიშვნელობამდე და ატომები ქმნიან კრისტალურ გისოსს. რა თქმა უნდა, არის მასში რყევები, მაგრამ მათ აქვთ ძალიან მცირე ამპლიტუდა და ამას არ შეიძლება ეწოდოს თავისუფალი მოძრაობა.
ნებისმიერი კრისტალი შეიძლება დაიყოს ელემენტარულ უჯრედებად - ატომების ისეთ თანმიმდევრულ ნაერთებად, რომლებიც მეორდება ნიმუშის ნაერთის მთელ მოცულობაში. აქ უნდა განვმარტოთ, რომ ასეთი უჯრედები არ არის კრისტალური ბადე და აქ ატომები განლაგებულია გარკვეული ფიგურის მოცულობის შიგნით და არა მის კვანძებში. თითოეული კრისტალისთვის ისინი ინდივიდუალურია, მაგრამ ისინი შეიძლება დაიყოს რამდენიმე ძირითად ტიპად (სინგონია) გეომეტრიის მიხედვით: ტრიკლინიკური, მონოკლინიკური, რომბული, რომბოედრული, ტეტრაგონალური, ექვსკუთხა, კუბური.
მოდით მოკლედ გავაანალიზოთ გისოსების თითოეული ტიპი, რადგან ისინი იყოფა რამდენიმე ქვესახეობად. და დავიწყოთ იმით, თუ როგორ შეიძლება განსხვავდებოდეს ისინი ერთმანეთისგან. ჯერ ერთი, ეს არის გვერდების სიგრძის შეფარდება და მეორე, მათ შორის კუთხე.
ამგვარად, ტრიკლინიკური სინგონია, ყველაზე დაბალი, არის ელემენტარული გისოსი (პარალელოგრამი), რომელშიც ყველა გვერდი და კუთხე არ არის ერთმანეთის ტოლი. სინგონიების ეგრეთ წოდებული ქვედა კატეგორიის კიდევ ერთი წარმომადგენელი მონოკლინიკაა. აქ უჯრედის ორი კუთხე 90 გრადუსია და ყველა მხარეს განსხვავებული სიგრძე აქვს. შემდეგი ტიპი, რომელიც მიეკუთვნება ყველაზე დაბალ კატეგორიას, არის რომბის სინგონია. მას აქვს სამი არათანაბარი მხარე, მაგრამ ფიგურის ყველა კუთხეუდრის 90 გრადუსს.
მოდით გადავიდეთ საშუალო კატეგორიაზე. და მისი პირველი წევრი არის ტეტრაგონალური სინგონია. აქ, ანალოგიით, ადვილი მისახვედრია, რომ მის მიერ წარმოდგენილი ფიგურის ყველა კუთხე უდრის 90 გრადუსს და ასევე სამი გვერდიდან ორი ერთმანეთის ტოლია. შემდეგი წარმომადგენელია რომბოედრული (ტრიგონალური) სინგონია. აქ ყველაფერი ცოტა უფრო საინტერესო ხდება. ეს ტიპი განისაზღვრება სამი ტოლი გვერდითა და სამი კუთხით, რომლებიც ტოლია, მაგრამ არა სწორი.
შუა კატეგორიის ბოლო ვარიანტი არის ექვსკუთხა სინგონია. კიდევ უფრო რთულია მისი განსაზღვრა. ეს ვარიანტი აგებულია სამ მხარეს, რომელთაგან ორი ტოლია და ქმნის 120 გრადუსიან კუთხეს, ხოლო მესამე არის მათზე პერპენდიკულარულ სიბრტყეში. თუ ექვსკუთხა სინგონიის სამ უჯრას ავიღებთ და ერთმანეთს მივამაგრებთ, მივიღებთ ექვსკუთხა ფუძის მქონე ცილინდრს (ამიტომაც აქვს ასეთი სახელი, რადგან „ჰექსა“ლათინურად „ექვსს“ნიშნავს)..
ისე, ყველა სინგონიის ზედა, რომელსაც აქვს სიმეტრია ყველა მიმართულებით, არის კუბური. ის ერთადერთია, რომელიც უმაღლეს კატეგორიას მიეკუთვნება. აქვე შეგიძლიათ გამოიცნოთ, როგორ შეიძლება მისი დახასიათება. ყველა კუთხე და გვერდი ტოლია და ქმნის კუბს.
მაშ ასე, დავასრულეთ თეორიის ანალიზი სინგონიების ძირითად ჯგუფებზე და ახლა უფრო დეტალურად მოგიყვებით გოგირდის სხვადასხვა ფორმის აგებულებისა და მისგან გამომდინარე თვისებების შესახებ.
გოგირდის სტრუქტურა
როგორც უკვე აღვნიშნეთ, გოგირდს აქვს ორი მოდიფიკაცია: რომბული და მონოკლინიკური. თეორიის განყოფილების შემდეგრა თქმა უნდა, ნათელი გახდა, თუ როგორ განსხვავდებიან ისინი. მაგრამ მთელი საქმე ის არის, რომ ტემპერატურის მიხედვით, გისოსის სტრუქტურა შეიძლება შეიცვალოს. მთელი წერტილი იმ გარდაქმნების პროცესშია, რაც ხდება გოგირდის დნობის წერტილის მიღწევისას. შემდეგ ბროლის გისოსი მთლიანად განადგურებულია და ატომებს შეუძლიათ მეტ-ნაკლებად თავისუფლად გადაადგილება სივრცეში.
მაგრამ მოდით დავუბრუნდეთ ისეთი ნივთიერების სტრუქტურასა და თავისებურებებს, როგორიცაა გოგირდი. ქიმიური ელემენტების თვისებები დიდწილად დამოკიდებულია მათ სტრუქტურაზე. მაგალითად, გოგირდს, ბროლის სტრუქტურის თავისებურებების გამო, აქვს ფლოტაციის თვისება. მისი ნაწილაკები არ სველდება წყლით და მათზე მიმაგრებული ჰაერის ბუშტები მათ ზედაპირზე აზიდავს. ამრიგად, ერთიანად გოგირდი ცურავს წყალში ჩაძირვისას. ეს არის საფუძველი ამ ელემენტის გამოყოფის ზოგიერთი მეთოდის მსგავსი ნარევებისგან. შემდეგ ჩვენ გავაანალიზებთ ამ ნაერთის ამოღების ძირითად მეთოდებს.
წარმოება
გოგირდი შეიძლება აღმოჩნდეს სხვადასხვა მინერალებთან და, შესაბამისად, სხვადასხვა სიღრმეზე. აქედან გამომდინარე, არჩეულია მოპოვების სხვადასხვა მეთოდი. თუ სიღრმე არაღრმაა და მიწისქვეშეთში არ არის აირების დაგროვება, რომელიც ხელს უშლის მოპოვებას, მაშინ მასალის მოპოვება ხდება ღია მეთოდით: კლდის ფენები ამოღებულია და გოგირდის შემცველი მადნის აღმოჩენით, ისინი იგზავნება გადამუშავებისთვის. მაგრამ თუ ეს პირობები არ არის დაცული და არსებობს საფრთხეები, მაშინ გამოიყენება ჭაბურღილის მეთოდი. მან უნდა მიაღწიოს გოგირდის დნობის წერტილს. ამისათვის გამოიყენება სპეციალური დანადგარები. ამ მეთოდით ერთიანად გოგირდის დნობის აპარატი უბრალოდ აუცილებელია. მაგრამ ამ პროცესის შესახებ - ცოტამოგვიანებით.
ზოგადად, გოგირდის რაიმე გზით მოპოვებისას მაღალია მოწამვლის რისკი, რადგან ყველაზე ხშირად მასში გროვდება წყალბადის სულფიდი და გოგირდის დიოქსიდი, რომლებიც ძალიან საშიშია ადამიანისთვის.
კონკრეტული მეთოდის უარყოფითი მხარეები და უპირატესობები უკეთ რომ გავიგოთ, გავეცნოთ გოგირდის შემცველი მადნის დამუშავების მეთოდებს.
მოპოვება
აქაც არის რამდენიმე ხრიკი, რომელიც ეფუძნება გოგირდის სრულიად განსხვავებულ თვისებებს. მათ შორისაა თერმული, ექსტრაქცია, ორთქლის წყალი, ცენტრიფუგა და ფილტრაცია.
მათგან ყველაზე დადასტურებული თერმულია. ისინი ემყარება იმ ფაქტს, რომ გოგირდის დუღილისა და დნობის წერტილები უფრო დაბალია, ვიდრე იმ მადნებისა, რომელშიც ის "შეერთება". ერთადერთი პრობლემა ის არის, რომ ის ბევრ ენერგიას ხარჯავს. ტემპერატურის შესანარჩუნებლად ადრე საჭირო იყო გოგირდის ნაწილის დაწვა. მიუხედავად მისი სიმარტივისა, ეს მეთოდი არაეფექტურია და დანაკარგებმა შეიძლება მიაღწიოს რეკორდულ 45 პროცენტს.
ჩვენ მივყვებით ისტორიული განვითარების დარგს, ამიტომ გადავდივართ ორთქლ-წყლის მეთოდზე. თერმული მეთოდებისგან განსხვავებით, ეს მეთოდები ჯერ კიდევ ბევრ ქარხანაში გამოიყენება. უცნაურად საკმარისია, რომ ისინი დაფუძნებულია იმავე თვისებაზე - განსხვავება გოგირდის დუღილისა და დნობის წერტილში ასოცირებული ლითონებისგან. განსხვავება მხოლოდ ისაა, თუ როგორ ხდება გათბობა. მთელი პროცესი მიმდინარეობს ავტოკლავებში - სპეციალურ დანადგარებში. იქ მიეწოდება გამდიდრებული გოგირდის მადანი, რომელიც შეიცავს მოპოვებული ელემენტის 80%-მდე. შემდეგ, ზეწოლის ქვეშ, ცხელი წყალი ჩადის ავტოკლავში.ორთქლი. 130 გრადუს ცელსიუსამდე დათბობა, გოგირდი დნება და ამოღებულია სისტემიდან. რა თქმა უნდა, რჩება ეგრეთ წოდებული კუდები - წყლის ორთქლის კონდენსაციის შედეგად წარმოქმნილი წყალში მცურავი გოგირდის ნაწილაკები. ისინი ამოღებულია და დაბრუნდება პროცესში, რადგან ისინი ასევე შეიცავს ჩვენთვის საჭირო ბევრ ელემენტს.
ერთ-ერთი ყველაზე თანამედროვე მეთოდი - ცენტრიფუგა. სხვათა შორის, იგი განვითარდა რუსეთში. მოკლედ, მისი არსი იმაში მდგომარეობს, რომ გოგირდისა და მინერალების ნარევის დნობა, რომელსაც თან ახლავს, ჩაეფლო ცენტრიფუგაში და ტრიალებს დიდი სიჩქარით. უფრო მძიმე კლდე ცენტრიდან ცენტრიდან შორს მიდის ცენტრიდანული ძალის გამო, ხოლო თავად გოგირდი უფრო მაღალი რჩება. შემდეგ მიღებული ფენები უბრალოდ გამოიყოფა ერთმანეთისგან.
არის კიდევ ერთი მეთოდი, რომელიც ასევე გამოიყენება წარმოებაში დღემდე. იგი შედგება გოგირდის გამოყოფისგან მინერალებისგან სპეციალური ფილტრების მეშვეობით.
ამ სტატიაში განვიხილავთ ექსკლუზიურად თერმულ მეთოდებს ჩვენთვის უდავოდ მნიშვნელოვანი ელემენტის ამოღების მიზნით.
დნობის პროცესი
გოგირდის დნობის დროს სითბოს გადაცემის შესწავლა მნიშვნელოვანი საკითხია, რადგან ეს არის ამ ელემენტის ამოღების ერთ-ერთი ყველაზე ეკონომიური გზა. გათბობის დროს შეგვიძლია გავაერთიანოთ სისტემის პარამეტრები და უნდა გამოვთვალოთ მათი ოპტიმალური კომბინაცია. სწორედ ამ მიზნით ტარდება სითბოს გადაცემის შესწავლა და გოგირდის დნობის პროცესის თავისებურებების ანალიზი. ამ პროცესისთვის ინსტალაციის რამდენიმე ტიპი არსებობს. გოგირდის დნობის ქვაბი ერთ-ერთი მათგანია. მიიღეთ საქონელი, რომელსაც ეძებთ ამ პროდუქტით- უბრალოდ დამხმარე. თუმცა, დღეს არის სპეციალური ინსტალაცია - გოგირდის დნობის აპარატი. მისი ეფექტურად გამოყენება შესაძლებელია წარმოებაში მაღალი სისუფთავის გოგირდის წარმოებისთვის დიდი რაოდენობით.
ზემოაღნიშნული მიზნით, 1890 წელს გამოიგონეს ინსტალაცია, რომელიც საშუალებას იძლევა გოგირდის დნობა სიღრმეზე და ზედაპირზე ამოტუმბვით მილის გამოყენებით. მისი დიზაინი საკმაოდ მარტივი და ეფექტურია მოქმედებაში: ორი მილი განლაგებულია ერთმანეთში. 120 გრადუსამდე გადახურებული ორთქლი (გოგირდის დნობის წერტილი) ცირკულირებს გარე მილსადენში. შიდა მილის ბოლო აღწევს ჩვენთვის საჭირო ელემენტის დეპოზიტებს. წყლით გაცხელებისას გოგირდი იწყებს დნობას და გამოდის. ყველაფერი საკმაოდ მარტივია. თანამედროვე ვერსიაში ინსტალაცია შეიცავს სხვა მილს: ის მილის შიგნით არის გოგირდით და მასში მიედინება შეკუმშული ჰაერი, რაც აჩქარებს დნობას.
კიდევ რამდენიმე მეთოდი არსებობს და ერთ-ერთი მათგანი აღწევს გოგირდის დნობის წერტილს. ორი ელექტროდი ჩაშვებულია მიწისქვეშ და მათში დენი გადის. ვინაიდან გოგირდი ტიპიური დიელექტრიკია, ის არ ატარებს დენს და იწყებს ძალიან ცხელებას. ამრიგად, ის დნება და მილის დახმარებით, როგორც პირველი მეთოდით, ამოტუმბავს. თუ მათ უნდათ გოგირდის გაგზავნა გოგირდმჟავას წარმოებაში, მაშინ მას ცეცხლს უკიდებენ მიწისქვეშ და მიღებულ გაზს იღებენ. იგი შემდგომ იჟანგება გოგირდის ოქსიდად (VI), შემდეგ კი იხსნება წყალში და მიიღება საბოლოო პროდუქტი.
ჩვენ გავაანალიზეთ გოგირდის დნობა, გოგირდის დნობა და მისი მოპოვების მეთოდები. ახლა დროა გავარკვიოთ, რატომ არის საჭირო ასეთი რთული მეთოდები. ფაქტობრივად, გოგირდის დნობის პროცესის ანალიზი დასაჭიროა ტემპერატურის კონტროლის სისტემა კარგად გაწმენდისა და ექსტრაქციის საბოლოო პროდუქტის ეფექტურად გამოყენებისთვის. ყოველივე ამის შემდეგ, გოგირდი არის ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი ელემენტი, რომელიც მნიშვნელოვან როლს ასრულებს ჩვენი ცხოვრების ბევრ სფეროში.
აპლიკაცია
აზრი არ აქვს იმის თქმას, თუ სად გამოიყენება გოგირდის ნაერთები. უფრო ადვილია იმის თქმა, თუ სად არ ვრცელდება. გოგირდი გვხვდება ნებისმიერ რეზინასა და რეზინის პროდუქტში, გაზში, რომელიც მიეწოდება სახლებს (იქ საჭიროა გაჟონვის იდენტიფიცირება, თუ ეს მოხდება). ეს არის ყველაზე გავრცელებული და მარტივი მაგალითები. სინამდვილეში, გოგირდის გამოყენება უთვალავია. ყველა მათგანის ჩამოთვლა უბრალოდ არარეალურია. მაგრამ თუკი ამას ავიღებთ ვალდებულებას, გამოდის, რომ გოგირდი კაცობრიობისთვის ერთ-ერთი ყველაზე აუცილებელი ელემენტია.
დასკვნა
ამ სტატიიდან გაიგეთ, რა არის გოგირდის დნობის წერტილი, რატომ არის ეს ელემენტი ჩვენთვის ასე მნიშვნელოვანი. თუ გაინტერესებთ ეს პროცესი და მისი შესწავლა, მაშინ თქვენ ალბათ რაღაც ახალი ისწავლეთ თქვენთვის. მაგალითად, ეს შეიძლება იყოს გოგირდის დნობის მახასიათებლები. ნებისმიერ შემთხვევაში, სრულყოფილების შეზღუდვა არ არსებობს და ინდუსტრიაში მიმდინარე პროცესების ცოდნა არც ერთ ჩვენგანს არ შეუშლის ხელს. თქვენ შეგიძლიათ დამოუკიდებლად გააგრძელოთ დედამიწის ქერქში შემავალი გოგირდის და სხვა ელემენტების მოპოვების, მოპოვების და გადამუშავების პროცესების ტექნოლოგიური სირთულეების დაუფლება.
