सल्फर पृथ्वी की पपड़ी के सबसे सामान्य तत्वों में से एक है। अधिकतर यह इसके अतिरिक्त धातुओं से युक्त खनिजों के संघटन में पाया जाता है। सल्फर के क्वथनांक और गलनांक तक पहुँचने पर होने वाली प्रक्रियाएँ बहुत दिलचस्प हैं। हम इस लेख में इन प्रक्रियाओं के साथ-साथ उनसे जुड़ी कठिनाइयों का विश्लेषण करेंगे। लेकिन पहले, आइए इस तत्व की खोज के इतिहास में गोता लगाएँ।
इतिहास
अपने मूल रूप में, साथ ही खनिजों की संरचना में, सल्फर को प्राचीन काल से जाना जाता है। प्राचीन यूनानी ग्रंथों में मानव शरीर पर इसके यौगिकों के जहरीले प्रभाव का वर्णन किया गया है। इस तत्व के यौगिकों के दहन के दौरान निकलने वाली सल्फर डाइऑक्साइड वास्तव में लोगों के लिए घातक हो सकती है। 8 वीं शताब्दी के आसपास, चीन में आतिशबाज़ी बनाने की विद्या के मिश्रण बनाने के लिए सल्फर का उपयोग किया जाने लगा। कोई आश्चर्य नहीं, क्योंकि इस देश में माना जाता है कि बारूद का आविष्कार किया गया था।
प्राचीन मिस्र में भी लोग तांबे पर आधारित सल्फर युक्त अयस्क को भूनने की एक विधि जानते थे। इस तरह धातु का खनन किया गया था। सल्फर जहरीली गैस SO2 के रूप में निकली।
प्राचीन काल से प्रसिद्ध होने के बावजूद, सल्फर क्या है, इसका ज्ञान फ्रांसीसी प्रकृतिवादी एंटोनी के काम की बदौलत आया।लवॉज़ियर। यह वह था जिसने स्थापित किया कि यह एक तत्व है, और इसके दहन उत्पाद ऑक्साइड हैं।
यहां इस रासायनिक तत्व से लोगों के परिचित होने का ऐसा संक्षिप्त इतिहास है। आगे, हम पृथ्वी की आंतों में होने वाली प्रक्रियाओं के बारे में विस्तार से बात करेंगे और सल्फर के उस रूप में बनने की ओर ले जाएंगे जिस रूप में यह अभी है।
सल्फर कैसे आता है?
एक आम भ्रांति है कि यह तत्व प्रायः अपने मूल (अर्थात शुद्ध) रूप में पाया जाता है। हालाँकि, यह बिल्कुल सच नहीं है। देशी सल्फर को अक्सर अन्य अयस्क में शामिल करने के रूप में पाया जाता है।
फिलहाल, तत्व के शुद्धतम रूप में उत्पत्ति के संबंध में कई सिद्धांत हैं। वे सल्फर के बनने के समय और उन अयस्कों में अंतर करने का सुझाव देते हैं जिनमें यह प्रतिच्छेदित होता है। पहला, पर्यायवाची सिद्धांत, अयस्कों के साथ मिलकर सल्फर के निर्माण को मानता है। उनके अनुसार, समुद्र में रहने वाले कुछ बैक्टीरिया ने पानी में सल्फेट्स को हाइड्रोजन सल्फाइड में कम कर दिया। उत्तरार्द्ध, बदले में, ऊपर उठ गया, जहां, अन्य बैक्टीरिया की मदद से, इसे सल्फर में ऑक्सीकृत किया गया था। वह नीचे गिर गई, गाद के साथ मिश्रित हुई, और बाद में उन्होंने एक साथ अयस्क का निर्माण किया।
एपिजेनेसिस के सिद्धांत का सार यह है कि अयस्क में सल्फर अपने से बाद में बना था। यहां कई शाखाएं हैं। हम केवल इस सिद्धांत के सबसे सामान्य संस्करण के बारे में बात करेंगे। इसमें यह शामिल है: सल्फेट अयस्कों के संचय के माध्यम से बहने वाला भूजल उनके साथ समृद्ध होता है। फिर, तेल और गैस क्षेत्रों से गुजरते हुए, हाइड्रोकार्बन के कारण सल्फेट आयन हाइड्रोजन सल्फाइड में कम हो जाते हैं। हाइड्रोजन सल्फाइड, सतह पर उगता है, ऑक्सीकृत होता हैसल्फर के लिए वायुमंडलीय ऑक्सीजन, जो चट्टानों में बस जाती है, क्रिस्टल बनाती है। इस सिद्धांत को हाल ही में अधिक से अधिक पुष्टि मिली है, लेकिन इन परिवर्तनों के रसायन विज्ञान का प्रश्न खुला रहता है।
प्रकृति में सल्फर की उत्पत्ति की प्रक्रिया से, आइए इसके संशोधनों पर चलते हैं।
एलोट्रॉपी और बहुरूपता
सल्फर, आवर्त सारणी के कई अन्य तत्वों की तरह, प्रकृति में कई रूपों में मौजूद है। रसायन शास्त्र में उन्हें एलोट्रोपिक संशोधन कहा जाता है। समचतुर्भुज सल्फर है। इसका गलनांक दूसरे संशोधन की तुलना में कुछ कम है: मोनोक्लिनिक (112 और 119 डिग्री सेल्सियस)। और वे प्राथमिक कोशिकाओं की संरचना में भिन्न होते हैं। समचतुर्भुज सल्फर अधिक घना और स्थिर होता है। जब इसे 95 डिग्री तक गर्म किया जाता है, तो यह दूसरे रूप में जा सकता है - मोनोक्लिनिक। हम जिस तत्व की चर्चा कर रहे हैं, उसकी आवर्त सारणी में अनुरूपता है। सल्फर, सेलेनियम और टेल्यूरियम के बहुरूपता पर अभी भी वैज्ञानिकों द्वारा चर्चा की जा रही है। उनका एक दूसरे के साथ बहुत घनिष्ठ संबंध है, और उनके द्वारा किए गए सभी संशोधन बहुत समान हैं।
और फिर हम सल्फर के पिघलने के दौरान होने वाली प्रक्रियाओं का विश्लेषण करेंगे। लेकिन इससे पहले कि आप शुरू करें, आपको क्रिस्टल जाली की संरचना के सिद्धांत और पदार्थ के चरण संक्रमण के दौरान होने वाली घटनाओं में थोड़ा उतरना चाहिए।
क्रिस्टल किससे बनता है?
जैसा कि आप जानते हैं, गैसीय अवस्था में पदार्थ अणुओं (या परमाणुओं) के रूप में होता है, जो अंतरिक्ष में बेतरतीब ढंग से घूम रहा होता है। तरल पदार्थ मेंइसके घटक कणों को समूहीकृत किया जाता है, लेकिन फिर भी उन्हें आवाजाही की काफी बड़ी स्वतंत्रता होती है। एकत्रीकरण की ठोस अवस्था में, सब कुछ थोड़ा अलग होता है। यहां क्रम की डिग्री अपने अधिकतम मूल्य तक बढ़ जाती है, और परमाणु एक क्रिस्टल जाली बनाते हैं। बेशक, इसमें उतार-चढ़ाव होते हैं, लेकिन उनका आयाम बहुत छोटा होता है, और इसे मुक्त गति नहीं कहा जा सकता।
किसी भी क्रिस्टल को प्राथमिक कोशिकाओं में विभाजित किया जा सकता है - परमाणुओं के ऐसे लगातार यौगिक जो नमूना यौगिक के पूरे आयतन में दोहराए जाते हैं। यहां यह स्पष्ट करने योग्य है कि ऐसी कोशिकाएं क्रिस्टल जाली नहीं हैं, और यहां परमाणु एक निश्चित आकृति के आयतन के अंदर स्थित हैं, न कि इसके नोड्स पर। प्रत्येक क्रिस्टल के लिए, वे अलग-अलग होते हैं, लेकिन उन्हें ज्यामिति के आधार पर कई मुख्य प्रकारों (समानार्थी) में विभाजित किया जा सकता है: ट्राइक्लिनिक, मोनोक्लिनिक, रोम्बिक, रंबोहेड्रल, टेट्रागोनल, हेक्सागोनल, क्यूबिक।
आइए प्रत्येक प्रकार के जाली का संक्षेप में विश्लेषण करें, क्योंकि वे कई उप-प्रजातियों में विभाजित हैं। और आइए शुरू करते हैं कि वे एक दूसरे से कैसे भिन्न हो सकते हैं। सबसे पहले, ये पक्षों की लंबाई के अनुपात हैं, और दूसरी बात, उनके बीच का कोण।
इस प्रकार, ट्राइक्लिनिक सिनगनी, सबसे कम, एक प्राथमिक जाली (समांतर चतुर्भुज) है, जिसमें सभी पक्ष और कोण एक दूसरे के बराबर नहीं होते हैं। तथाकथित निचली श्रेणी के पर्यायवाची का एक अन्य प्रतिनिधि मोनोक्लिनिक है। यहां, सेल के दो कोने 90 डिग्री हैं, और सभी पक्षों की अलग-अलग लंबाई है। निम्नतम श्रेणी से संबंधित अगला प्रकार समचतुर्भुज पर्यायवाची है। इसकी तीन असमान भुजाएँ हैं, लेकिन आकृति के सभी कोण90 डिग्री के बराबर हैं।
चलो मध्यम श्रेणी में चलते हैं। और इसका पहला सदस्य चतुर्भुज पर्यायवाची है। यहाँ, सादृश्य द्वारा, यह अनुमान लगाना आसान है कि यह जिस आकृति का प्रतिनिधित्व करता है, उसके सभी कोण 90 डिग्री के बराबर हैं, और साथ ही तीनों पक्षों में से दो एक दूसरे के बराबर हैं। अगला प्रतिनिधि रंबोहेड्रल (त्रिकोणीय) पर्यायवाची है। यहीं से चीजें थोड़ी और दिलचस्प हो जाती हैं। इस प्रकार को तीन समान भुजाओं और तीन कोणों द्वारा परिभाषित किया गया है जो समान हैं लेकिन सीधे नहीं हैं।
मध्य श्रेणी का अंतिम संस्करण षट्कोणीय पर्यायवाची है। इसे परिभाषित करने में और भी कठिनाई होती है। यह विकल्प तीन पक्षों पर बनाया गया है, जिनमें से दो बराबर हैं और 120 डिग्री का कोण बनाते हैं, और तीसरा उनके लंबवत समतल में है। यदि हम षट्कोणीय पर्यायवाची की तीन कोशिकाएँ लेते हैं और उन्हें एक दूसरे से जोड़ते हैं, तो हमें एक हेक्सागोनल आधार के साथ एक सिलेंडर मिलेगा (इसीलिए इसका ऐसा नाम है, क्योंकि लैटिन में "हेक्सा" का अर्थ है "छः")।
खैर, सभी पर्यायवाची शब्दों में सबसे ऊपर, सभी दिशाओं में समरूपता वाले, घन है। वह उच्चतम श्रेणी से संबंधित एकमात्र है। यहां आप तुरंत अनुमान लगा सकते हैं कि इसकी विशेषता कैसे हो सकती है। सभी कोण और भुजाएँ समान हैं और एक घन बनाते हैं।
तो, हमने पर्यायवाची के मुख्य समूहों पर सिद्धांत का विश्लेषण समाप्त कर दिया है, और अब हम सल्फर के विभिन्न रूपों की संरचना और इससे आने वाले गुणों के बारे में अधिक विस्तार से बताएंगे।
सल्फर की संरचना
जैसा कि पहले ही उल्लेख किया गया है, सल्फर के दो संशोधन हैं: रोम्बिक और मोनोक्लिनिक। सिद्धांत पर अनुभाग के बादनिश्चित रूप से यह स्पष्ट हो गया कि वे कैसे भिन्न हैं। लेकिन पूरी बात यह है कि तापमान के आधार पर जाली की संरचना बदल सकती है। संपूर्ण बिंदु परिवर्तन की प्रक्रिया में है जो तब होता है जब सल्फर का गलनांक पहुंच जाता है। तब क्रिस्टल जाली पूरी तरह से नष्ट हो जाती है, और परमाणु अंतरिक्ष में कम या ज्यादा स्वतंत्र रूप से घूम सकते हैं।
लेकिन आइए सल्फर जैसे पदार्थ की संरचना और विशेषताओं पर वापस आते हैं। रासायनिक तत्वों के गुण काफी हद तक उनकी संरचना पर निर्भर करते हैं। उदाहरण के लिए, सल्फर, क्रिस्टल संरचना की ख़ासियत के कारण, प्लवनशीलता का गुण रखता है। इसके कण पानी से गीले नहीं होते हैं, और हवा के बुलबुले उनसे चिपके रहते हैं जो उन्हें सतह पर खींच लेते हैं। इस प्रकार, गांठ सल्फर पानी में डुबोने पर तैरता है। यह इस तत्व को समान तत्वों के मिश्रण से अलग करने की कुछ विधियों का आधार है। और फिर हम इस यौगिक को निकालने की मुख्य विधियों का विश्लेषण करेंगे।
उत्पादन
सल्फर विभिन्न खनिजों के साथ हो सकता है, और इसलिए अलग-अलग गहराई पर। इसके आधार पर, विभिन्न निष्कर्षण विधियों का चयन किया जाता है। यदि गहराई उथली है और भूमिगत गैसों का कोई संचय नहीं है जो खनन में बाधा डालते हैं, तो सामग्री को एक खुली विधि द्वारा खनन किया जाता है: चट्टान की परतों को हटा दिया जाता है और सल्फर युक्त अयस्क को खोजने के बाद, उन्हें प्रसंस्करण के लिए भेजा जाता है। लेकिन अगर इन शर्तों को पूरा नहीं किया जाता है और खतरे हैं, तो बोरहोल विधि का उपयोग किया जाता है। इसे सल्फर के गलनांक तक पहुंचने की जरूरत है। इसके लिए, विशेष प्रतिष्ठानों का उपयोग किया जाता है। इस विधि में गांठ सल्फर को पिघलाने के लिए एक उपकरण की आवश्यकता होती है। लेकिन इस प्रक्रिया के बारे में - थोड़ाबाद में।
सामान्य तौर पर सल्फर को किसी भी तरह से निकालने पर जहर का खतरा ज्यादा होता है, क्योंकि अक्सर इसके साथ हाइड्रोजन सल्फाइड और सल्फर डाइऑक्साइड जमा हो जाते हैं, जो इंसानों के लिए बेहद खतरनाक होते हैं।
किसी विशेष विधि के नुकसान और फायदे को बेहतर ढंग से समझने के लिए, आइए सल्फर युक्त अयस्क के प्रसंस्करण के तरीकों से परिचित हों।
निष्कर्षण
यहां भी सल्फर के पूरी तरह से अलग-अलग गुणों पर आधारित कई तरकीबें हैं। इनमें थर्मल, निष्कर्षण, भाप-पानी, केन्द्रापसारक और निस्पंदन शामिल हैं।
उनमें से सबसे अधिक सिद्ध थर्मल हैं। वे इस तथ्य पर आधारित हैं कि सल्फर के क्वथनांक और गलनांक उन अयस्कों की तुलना में कम होते हैं जिनमें यह "विवाह" करता है। एकमात्र समस्या यह है कि यह बहुत अधिक ऊर्जा की खपत करता है। तापमान बनाए रखने के लिए सल्फर के एक हिस्से को जलाना जरूरी होता था। अपनी सादगी के बावजूद, यह विधि अप्रभावी है, और नुकसान रिकॉर्ड 45 प्रतिशत तक पहुंच सकता है।
हम ऐतिहासिक विकास की शाखा का अनुसरण कर रहे हैं, इसलिए हम भाप-पानी की विधि की ओर बढ़ रहे हैं। थर्मल विधियों के विपरीत, इन विधियों का अभी भी कई कारखानों में उपयोग किया जाता है। अजीब तरह से, वे एक ही संपत्ति पर आधारित हैं - संबंधित धातुओं के लिए क्वथनांक और सल्फर के गलनांक में अंतर। फर्क सिर्फ इतना है कि हीटिंग कैसे होता है। पूरी प्रक्रिया आटोक्लेव - विशेष प्रतिष्ठानों में होती है। 80% तक खनन किए गए समृद्ध सल्फर अयस्क की आपूर्ति वहां की जाती है। फिर, दबाव में, गर्म पानी को आटोक्लेव में डाला जाता है।भाप। 130 डिग्री सेल्सियस तक गर्म होने पर, सल्फर पिघल जाता है और सिस्टम से हटा दिया जाता है। बेशक, तथाकथित पूंछ बनी हुई है - जल वाष्प के संघनन के कारण बने पानी में तैरने वाले सल्फर के कण। उन्हें हटा दिया जाता है और प्रक्रिया में वापस डाल दिया जाता है, क्योंकि उनमें बहुत सारे तत्व भी होते हैं जिनकी हमें आवश्यकता होती है।
सबसे आधुनिक तरीकों में से एक - सेंट्रीफ्यूज। वैसे, इसे रूस में विकसित किया गया था। संक्षेप में, इसका सार यह है कि सल्फर और खनिजों के मिश्रण का पिघलना जिसके साथ यह एक अपकेंद्रित्र में विसर्जित होता है और उच्च गति से घूमता है। केन्द्रापसारक बल के कारण भारी चट्टान केंद्र से दूर हो जाती है, जबकि सल्फर स्वयं अधिक रहता है। फिर परिणामी परतें बस एक दूसरे से अलग हो जाती हैं।
एक और तरीका है जो आज भी उत्पादन में उपयोग किया जाता है। इसमें विशेष फिल्टर के माध्यम से सल्फर को खनिजों से अलग करना शामिल है।
इस लेख में, हम एक ऐसे तत्व को निकालने के लिए विशेष रूप से थर्मल विधियों पर विचार करेंगे जो निस्संदेह हमारे लिए महत्वपूर्ण है।
पिघलने की प्रक्रिया
सल्फर के पिघलने के दौरान गर्मी हस्तांतरण का अध्ययन एक महत्वपूर्ण मुद्दा है, क्योंकि यह इस तत्व को निकालने के सबसे किफायती तरीकों में से एक है। हम हीटिंग के दौरान सिस्टम के मापदंडों को जोड़ सकते हैं, और हमें उनके इष्टतम संयोजन की गणना करने की आवश्यकता है। यह इस उद्देश्य के लिए है कि गर्मी हस्तांतरण का अध्ययन और सल्फर पिघलने की प्रक्रिया की विशेषताओं का विश्लेषण किया जाता है। इस प्रक्रिया के लिए कई प्रकार के इंस्टॉलेशन हैं। सल्फर पिघलने वाला बॉयलर उनमें से एक है। इस उत्पाद के साथ आप जो आइटम ढूंढ रहे हैं उसे प्राप्त करना- बस एक सहायक। हालांकि, आज एक विशेष स्थापना है - गांठ सल्फर को पिघलाने के लिए एक उपकरण। यह बड़ी मात्रा में उच्च शुद्धता वाले सल्फर का उत्पादन करने के लिए उत्पादन में प्रभावी ढंग से उपयोग किया जा सकता है।
उपरोक्त उद्देश्य के लिए, 1890 में, एक स्थापना का आविष्कार किया गया था जो सल्फर को गहराई पर पिघलाने और एक पाइप का उपयोग करके सतह पर पंप करने की अनुमति देता है। इसका डिज़ाइन काफी सरल और प्रभावी है: दो पाइप एक दूसरे में स्थित हैं। 120 डिग्री (सल्फर का गलनांक) तक अत्यधिक गरम भाप बाहरी पाइप के माध्यम से परिचालित होती है। आंतरिक पाइप का अंत उस तत्व के जमा तक पहुंचता है जिसकी हमें आवश्यकता होती है। पानी से गर्म करने पर गंधक पिघलकर बाहर निकलने लगता है। सब कुछ काफी सरल है। आधुनिक संस्करण में, स्थापना में एक और पाइप होता है: यह सल्फर के साथ पाइप के अंदर होता है, और इसके माध्यम से संपीड़ित हवा बहती है, जिससे पिघल तेजी से बढ़ता है।
और भी कई तरीके हैं, और उनमें से एक सल्फर के गलनांक तक पहुंच जाता है। दो इलेक्ट्रोड को भूमिगत उतारा जाता है और उनमें से एक धारा प्रवाहित की जाती है। चूंकि सल्फर एक विशिष्ट ढांकता हुआ है, यह करंट का संचालन नहीं करता है और बहुत गर्म होने लगता है। इस प्रकार, यह पिघल जाता है और एक पाइप की मदद से, जैसा कि पहली विधि में होता है, इसे बाहर पंप किया जाता है। अगर वे सल्फ्यूरिक एसिड के उत्पादन के लिए सल्फर भेजना चाहते हैं, तो इसे भूमिगत आग लगा दी जाती है और परिणामस्वरूप गैस निकाल दी जाती है। इसे आगे सल्फर ऑक्साइड (VI) में ऑक्सीकृत किया जाता है, और फिर पानी में घोलकर अंतिम उत्पाद प्राप्त किया जाता है।
हमने सल्फर के पिघलने, सल्फर के पिघलने और इसके निष्कर्षण के तरीकों का विश्लेषण किया है। अब यह पता लगाने का समय है कि ऐसे जटिल तरीकों की आवश्यकता क्यों है। वास्तव में, सल्फर के पिघलने की प्रक्रिया का विश्लेषण औरनिष्कर्षण के अंतिम उत्पाद को अच्छी तरह से साफ करने और प्रभावी ढंग से लागू करने के लिए तापमान नियंत्रण प्रणाली की आवश्यकता होती है। आखिरकार, सल्फर सबसे महत्वपूर्ण तत्वों में से एक है जो हमारे जीवन के कई क्षेत्रों में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।
आवेदन
यह कहने का कोई मतलब नहीं है कि सल्फर यौगिकों का उपयोग कहां किया जाता है। यह कहना आसान है कि वे कहां लागू नहीं होते हैं। सल्फर किसी भी रबर और रबर उत्पादों में पाया जाता है, घरों में आपूर्ति की जाने वाली गैस में (यदि कोई होता है तो रिसाव की पहचान करने की आवश्यकता होती है)। ये सबसे सामान्य और सरल उदाहरण हैं। वास्तव में, सल्फर के अनुप्रयोग अनगिनत हैं। उन सभी को सूचीबद्ध करना केवल अवास्तविक है। लेकिन अगर हम ऐसा करने का संकल्प लेते हैं, तो यह पता चलता है कि सल्फर मानवता के लिए सबसे आवश्यक तत्वों में से एक है।
निष्कर्ष
इस लेख से आपने जाना कि सल्फर का गलनांक क्या होता है, यह तत्व हमारे लिए इतना महत्वपूर्ण क्यों है। यदि आप इस प्रक्रिया और इसके अध्ययन में रुचि रखते हैं, तो आपने शायद अपने लिए कुछ नया सीखा है। उदाहरण के लिए, ये सल्फर के पिघलने की विशेषताएं हो सकती हैं। किसी भी मामले में, पूर्णता की कोई सीमा नहीं है, और उद्योग में होने वाली प्रक्रियाओं का ज्ञान हम में से किसी के साथ हस्तक्षेप नहीं करेगा। आप स्वतंत्र रूप से पृथ्वी की पपड़ी में निहित सल्फर और अन्य तत्वों के निष्कर्षण, निष्कर्षण और प्रसंस्करण की प्रक्रियाओं की तकनीकी पेचीदगियों में महारत हासिल करना जारी रख सकते हैं।
