Elementler - Kükürt
Ziyaretçi
Kükürt S
Periyodik tablonun VI A grubunda (oksijen grubu) yer alan kimyasal element; son derece tepkin bir ametaldir.
Sponsorlu Bağlantılar
Eski çağlardan beri bilinen (Tekvin Kitabında “ateş taşı” olarak geçer) kükürdü bir element olarak ilk kez 1777’de Antoine Laurent Lavoisier tanımladı. Bolluk bakımından evrendeki elementler arasında dokuzuncu sırada bulunan kükürt sülfürler, sülfatlar ve doğal kükürt halinde yerkabuğunun yaklaşık yüzde 0,06’sını oluşturur. Oksijen ve silisyumdan sonra minerallerde en çok bulunan elementtir.
Bulunduğu yerler, özellikleri ve kullanım alanları. Doğada serbest halde kükürde en çok volkanik ya da tortul çökellerde rastlanır. Volkanik kökenli kükürt bütün dünyada yaygın olarak bulunur. Tortul çökellerde bulunan kükürde ise özellikle ABD’nin Teksas ve Louisiana kıyı bölgelerinde çok rastlanır. Kömür, petrol ve doğal gaz, kükürt bileşikleri içerir. Pirit (demir disülfür), galen (kurşun sülfür), zincifre (cıva sülfür), sfalerit (çinko sülfür) ve kalkopirit bakır-demir sülfür) gibi sülfürler ile jips (kalsiyum sülfat) ve barit gibi sülfatlar da kükürt içeren önemli mineraller arasındadır.
Kükürt tuz domlannda (kubbeleri) bulunan kükürt çökellerinden Frasch yöntemiyle çıkarılır. Bu işlem yüzde 99,9 anlıkta çok miktarda kükürt elde edilmesini olanaklı kılmış ve böylece kükürt ticari açıdan en önemli dört temel kimyasal maddeden biri durumuna gelmiştir. Bu yöntemde, kükürt yatağının içine 60-600 m’lik kuyular açılır ve bunlara içine daha küçük çaplarda hava ve su boruları yerleştirilmiş, 15 cm çapında borular daldınlır. Daha sonra dibe aşın ısıtılmış su pompalanır; su takke kayaca işleyerek yatağa girer ve buradaki kükürdü eritir. Eriyen kükürt, tortulun dibine doğru çöker ve merkezdeki borudan basılan basınçlı havanın yardımıyla yüzeye çıkanhr. Meksika Körfezinde deniz tabanının altında çok sayıda kuyu çalışmakta ve elde edilen sıvı kükürt okyanus tabanındaki yalıtılmış borularla kilometrelerce ötedeki kükürt depolarına basılmaktadır Sıvı kükürt buradan da depolama amacıyla katılaştınldığı teknelere ve haznelere taşınır.
ABD’de doğal gazdan, petrol antım gazlarından, piritlerden ve bakır, çinko, kurşun cevherlerinin eritilmesinde açığa çıkan gazlardan her yıl 4 milyon ton kükürt elde edilir. Kükürt öbür gazlardan çoğunlukla hidrojen sülfür halinde ayrılır ve Claus yöntemiyle element halindeki kükürde dönüştürülür. Claus işleminde, hidrojen sülfürün kısmi olarak yanmasıyla oluşan kükürt dioksidin gene hidrojen sülfürle tepkimeye sokulması sonucunda kükürt elde edilir. Bir başka önemli kükürt kaynağı da termik santrallardan ve çok miktarda kömür tüketen öbür büyük tesislerden atmosfere atılan kükürt dioksittir. 1970’lerin başında bu yolla atılan kükürt dioksidi tutup kükürde çevirecek teknikler geliştirilmiştir.
Kükürt açık sarı renkli, tatsız, kokusuz, gevrek bir katıdır, elektriği iyi iletmez ve suda çözünmez. Element, birkaç değişik kristal biçiminde bulunur. Bunların arasında en önemli olanlan ortorombik ve monoklinal yapıdaki kristal biçimleridir. Oda sıcaklığında kararlı olan rombik yapıdaki kükürt, çubuk kükürtte, kükürt çiçeğinde (kükürt buharlannın süblimleşmesiyle oluşan çok ince taneli kükürt) ve çoğu doğal kükürtte görülür. Sıvı kükürdün yavaşça soğutulmasıyla elde edilen ve uzun iğne benzeri kristaller oluşturan monoklinal yapıdaki kükürt ise 96°C-119°C arasında kararlı olmakla birlikte oda sıcaklığında yavaşça rombik yapıya dönüşür. Sıcak erimiş kükürt aniden soğutulduğunda (örneğin, soğuk suya döküldüğünde) yumuşak, yapışkan, esnek, kristal yapıda olmayan biçimsiz (amorf) ya da plastik kükürt oluşur. Rombik ve monoklinal biçimlerin karbon sülfürde çözünürlüklerinin yüksek olmasına karşılık biçimsiz kükürt çözünmez.
Bileşikleri. Kükürt, bileşiklerinde -2 (sülfür2), +4 (sülfit, SO3 ), ve +6 (sülfat, SO4) değerlidir. Hemen hemen bütün elementlerle bileşik oluşturur. Kükürt atomlarının birbirine bağlanmasıyla halkalı ya da zincir yapıda oluşan bileşikler de vardır. Kükürt, karbondan sonra bu tür zincir bileşikler oluşturan ikinci elementtir.
En çok tanınan kükürt bileşiklerinden biri hidrojen sülfürdür (kükürtlü hidrojen, H2S). Hidrojen sülfür renksiz, çok zehirli ve çürük yumurta kokusu veren bir gazdır. Doğal kükürt içeren organik maddelerin bozunmasıyla oluşur. Yanardağların ve mineral sularının buharlarında sıkça rastlanan hidrojen sülfür petrolden kükürt giderme yoluyla da elde edilir. Kimyasal maddelerin çözümlenmesinde laboratuvar- larda ayıraç olarak yaygın biçimde kullanılır.
Kükürdün platin ve altın dışında kalan tüm metallerle birleşmesiyle inorganik sülfürler oluşur. Bu tür sülfürler eksi yüklü sülfür iyonları (S2) içeren iyon bileşikleridir. Bu bileşikler hidrojen sülfürün tuzlan olarak düşünülebilir. Demir, nikel, bakır, kobalt, çinko ve kurşun gibi metallerin bazı önemli cevherleri inorganik sülfürlerdir.
Kükürt ile oksijenin birleşmesiyle çeşitli oksitler oluşur. En önemli kükürt oksit, ağır, renksiz ve zehirli bir gaz olan kükürt dioksittir (SO2). Bu oksit kükürt trioksitin (SO3) başlangıç maddesi olduğundan sülfürik asit (H2SO4) üretiminde kullanılır. Ayrıca kükürt dioksitten sanayide ağartıcı ve indirgeyici madde olarak yararlanılır. Gıdaların korunması ve meyvelerin olgunlaştırılması da öbür kullanım alanları arasındadır. Ayrıca bak. kükürt oksit.
Kükürt, halojenlerle çok çeşitli bileşikler oluşturur, klorla birleştirilerek de kükürt klorürler elde edilir. Bunlardan kükürt monoklorür (S2CI2) yenime uğratıcı, altın sarısı renkli bir sıvıdır ve çeşitli kimyasal maddelerin elde edilmesinde kullanılır. Kükürdün etilenle tepkimeye girmesiyle hardal gazı, doymamış yağ asitleriyle tepkimeye girmesiyle de yağlayıcıların başlıca bileşeni olan yağ maddeler elde edilir.
Kükürdün flüorla birleşmesiyle kükürt flüorürler oluşur. Bunlardan kükürt heksaflüorür (SFö), çeşitli elektrikli aygıtlarda yalıtkan olarak kullanılan bir gazdır. Kükürt hem oksijen hem halojen atomlarına bağlı olduğu oksi- halojenürleri de oluşturur. Bu bileşiklerin adlandırılmasında, ŞO grubu içerenlerde tiyonil, SO2 grubu içerenlerde sülfürü adı kullanılır. Yoğunluğu yüksek, zehirli ve uçucu bir sıvı olan Tiyonil klorürden (SOCI2) organik kimyada karboksilli asitlerden ve alkollerden klorlu bileşiklerin elde edilmesinde yararlanılır. Sülfürü klorür (SO2CI2), tiyonil klorüre benzer fiziksel özellikleri olan bir sıvıdır ve kükürt, klor ya da her ikisini de içeren bazı bileşiklerin hazırlanmasında kullanılır.
Kükürt, oksijen ile 16 çeşit asit oluşturur. Bunların dört ya da beş tanesi an olarak üretilebilmiştir. Bu asitlerden özellikle sülfüröz asitin (H2SO3) ve sülfürik asitin (H2SO4) kimya sanayisinde önemli bir yeri vardır. Sülfüröz asit kükürt dioksitin suya katılmasıyla oluşur. En önemli tuzu olan sodyum sülfit (Na2SC3), kâğıt hamuru üretiminde, fotoğrafçılıkta ve kazan besi sularından oksijen gidermede indirgeyici olarak kullanılır. Sülfürik asit ise en değerli kimyasal maddelerden biridir. Sanayide kükürt trioksitin suyla tepkimeye girmesiyle üretilen sülfürik asit gübrelerin, pigmentlerin, boyaların, ilaçların, patlayıcıların, deterjan- lann ve inorganik tuzlar ile esterlerin üretiminde kullanılır.
Organik kükürt bileşikleri organik kimyasal bileşiklerin önemli bir sınıfını oluşturur. Doğada yaygın biçimde rastlanan bu bileşikler keskin kokularıyla tanınırlar (ham petrol, bazı bitkiler ve hayvan salgılarında olduğu gibi). Sistein, sistin, metiyonin ve taurin gibi kükürtlü aminoasitler, hormonlar, enzimler ve koenzimleri de içine alan önemli biyolojik maddelerin başlıca bileşenleridir. Çeşitli böcek ilaçlan (insektisit), eczacılık ürünleri, boyalar, çözücüler ve cevherlerin antılmasındaki yüzdürme işlemlerinde, yağlayıcı yağların iyileştirilmesinde, rayon (yapay ipek) üretiminde ve kauçukların elde edilmesinde kullanılan maddeler ise yapay olarak üretilen organik kükürt bileşikleri arasındadır. Kükürt atomundaki değerlik elektronlarının yerleşimi oksijen atomunun değerlik elektronlanyla aynı olduğundan, her iki elementin kimyasal davranışları birbirine çok benzer.
Merkaptanlar olarak da bilinen tiyoller merkapto işlevsel grubu (SH) içeren organik kükürt bileşikleridir ve bazı tiyoller ham petrolde doğal olarak bulunur. Sülfürlerde ise, kükürt atomuna alkil ya da aril grubu gibi iki grup bağlanır. Bazı sülfürler doğal halde bulunur; örneğin sarmısak dialil sülfür, çoğu proteinler de bir sülfür olan metiyonin aminoasit içerir.
Disülfürler, RSSR molekül yapısında organik kükürt bileşikleridir. R ve R herhangi bir organik grup olabilir. Tiyollerin yükseltgenmesi ya da kükürt monoklorürünolefinlerle tepkimeye girmesi sonucunda elde edilirler. Soğan, sarmısak ve şaytan tersinden bazı disülfürler aynştırılabilmiştir. Çoğu proteinlerin önemli bir bileşeni olan sistin aminoasidi ve bazı mikroorganizmaların büyümesi için gerekli olan lipoik asit koenzimi de bir disülfür bileşiğidir.
Üç, dört ya da daha çok kükürt atomunun zincir biçiminde birbirine bağlandığı organik kükürt bileşiklerine polisülfürler denir. Ticari adı Tiyokol olan ve polimer yapısındaki bazı organik polisülfürler kauçuk yapımında ve roketlerde katı yakıt olarak kullanılır. Tiyokarbonil işlevsel grubu içeren tiyokarbonil bileşikleri ise tiyoaldehitlerin ve tiyoketonlann yapısında yer alır ve çok kötü kokuludur.
Sülfoksitler çift bağlı sülfinil (SO) grubu, sülfonlar ise çift bağlı sülfonil (SÖ2) grubu içeren organik kükürt bileşikleridir. Bazı sülfoksitler şalgam, sarmısak ve bazı hardal türlerinde doğal halde bulunur. Bir başka sülfoksit ise hamamböceğinden ayrıştırılabilmiştir. Polimer yapıdaki polisülfonların bir sınıfından tellerin kaplanmasında yararlanılır. Yapılarında SO3H, SO2H ve SOH işlevsel gruplan içeren bileşikler asitlik özelliği gösterir. Örneğin yapısında SO3H grubu bulunan sülfonik asit kuvvetli bir asittir ve kükürt içeren asitler arasında en yaygın olanıdır; sülfonik asit tuzlan deterjan yapımında, dokuma boyalarında kullanılır.
Yapısında SO2H grubu bulunan sülfinik asitler zayıf ve daha az kararlıdır; SOH grubu içeren sülfenik asitler ise kararsız bileşiklerdir. Sülfürik asit (H2SO4) ve sülfüröz asit (H2SO3) gibi kükürtlü inorganik asitler ve karbonik asit, fosforik asit gibi öbür asitler, ester ya da amit gibi organik kükürt bileşikleri oluştururlar. Karbonik asitlerin kükürtlü türevi olan ksantat oluşumu tepkimesinden rayon ve selofan yapımında yararlanılır. Küçük moleküllü alkollerin ksantatlan ise cevher yüzdürme işlemlerinde toplayıcı olarak kullanılır. Tiyokarbonik asitin diamiti olan tiyoüre, fotokopi kâğıtlarının ve gümüş parlatıcılarının bir bileşenidir. Fosforik asitin kükürtlü türevleri de böcek öldürücülerde, yağlayıcılarda ve cevher yüzdürme maddelerinde kullanılır. Kükürt atomunun bir halka yapısında yer aldığı tiyofen, tiyazol gibi heterosiklik kükürt bileşikleri de vardır.
Türkiye’de başlıca kükürt üreticisi Etibank’tır. En büyük kükürt işletmesi olan İsparta’daki Keçibolu Kükürt İşletmeleri Müessesesi, Keçibolu’daki 600-650 bin ton rezervli kükürt yataklarını işletmektedir. Bu işletme yılda 72 bin ton cevher üretecek kapasitededir. Keçibolu’dan başka, Diyadin (Ağn), Van, Hakkâri, Nevşehir, Balıkesir ve Batı Anadolu’da da düşük tenörlü 500 bin ton kükürt rezervi vardır. Türkiye’ de üretilen kükürdün yüzde 85’i sülfürik asit üretiminde, yüzde 15’i de kâğıt, kauçuk, boya, rayon, deterjan üretiminde ve tarımsal ilaçlamada kullanılır. Türkiye’nin kükürt üretimi, 1931’de yalnızca 74 ton iken bu miktar giderek artmış ve 1940’ta 3.651, 1950’de 6.002, 1960’ta 17.100, 1970’te 26.800, 1975’te 19.500, 1980’de 23.000 ve 1990’da 20.000 tona yükselmiştir. Ama bu üretim yurtiçi talebi karşılamaya yeterli olmadığından, yurtdışından kükürt alımı yapılmaktadır.
Kükürt bakterileri
Kükürdü ve kükürt bileşiklerini dönüşüme uğratarak doğadaki kükürt çevriminde önemli rol oynayan mikro organizmalar.
Deniz ve kara ortamlarında yaygın olarak bulunan Thiobacillus, kükürdü yükseltgeyerek bitkilerce kullanılabilen sülfatlara dönüştürür. Toprakaltı derinliklerinde oluşturduğu sülfürik asit maden yataklarındaki metalleri çözdüğü gibi, beton ve çeliği de aşındırır. Desulfovibrio desulficans adlı bakteri suyla doymuş topraklarda ve lağımlarda bulunan sülfatı, çürük yumurta kokulu bir gaz olan hidrojen sülfüre indirger. Kükürtlü su kaynaklarında ve lağımlarda yaşayan Thiothrix ile yalnızca kükürtlü kaplıcalarda bulunan Sulfolobus ise hidrojen sülfürü, element halindeki kükürde dönüştürür.
Chromatiaceae (mor renkli kükürt bakterileri) ve Chlorobiaceae (yeşil renkli kükürt bakterileri) familyalarının pek çok üyesi de oksijensiz ortamda ışık enerjisini kullanarak kükürdü ve kükürt bileşiklerini sülfatlara çevirir.
Kükürt çevrimi
Kükürdün değişik biçimlere dönüşerek doğada dolaşımı.
Toprakta ve proteinlerin bileşiminde bol miktarda bulunan kükürt bir dizi biyolojik dönüşüm sonucunda sülfatlara çevrilerek bitkiler tarafından kullanılabilir hale gelir. Kükürt içeren proteinler, önce topraktaki çeşitli organizmalar aracılığıyla kendilerini oluşturan aminoasitlere parçalanır, ardından aminoasitlerdeki kükürt başka bir dizi toprak mikroorganizması yardımıyla hidrojen sülfüre (H2S) dönüşür. Hidrojen sülfür oksijenli ortamda, kükürt bakterileri aracılığıyla önce kükürde,sonra sülfata çevrilir; sülfatlar da başka bakteriler aracılığıyla yeniden H2Se dönüşür.
Hidrojen sülfür hızla yükseltgenerek gaz haline geçer ve havada, suyla birleşip sülfürik ve sülfüröz asitleri oluşturur. Suda yaşayan canlıları öldürebilen, mermer anıtlara ve taş binalara zarar verebilen asit yağmuru adlı atmosfer olayı bu asitlerden kaynaklanır.
Kükürt Oksit
Kükürdün oksijenle oluşturduğu çeşitli bileşiklerin ortak adı.
Bu bileşiklerin en önemli olanları sülfürik asit üretiminin ara aşamalarında büyük miktarlarda elde edilen kükürt dioksit (SO2) ve kükürt trioksittir (SO3). Kükürt dioksit sülfüröz asidin, kükürt trioksit ise sülfürik asidin asit anhidritleridir, yani suyla birleştiklerinde asitleri oluştururlar.
Kükürt dioksit keskin kokulu, ağır, renksiz ve zehirli bir gazdır. Doğada yanardağ gazlarında ve bazı sıcak su kaynaklarında çözünmüş olarak bulunur. Sanayide kükürdün ya da demirli pirit, bakırlı pirit gibi kükürt bileşiklerinin havayla ya da oksijenle yakılmasıyla üretilir. Kükürt içeren yakıtların yanması sonucunda büyük miktarda kükürt dioksit oluşur. 20. yüzyılın ikinci yansından beri bu bileşiğin yarattığı hava kirliliğini denetim altına almak amacıyla çeşitli önlemler geliştirilmiştir. Kükürt dioksit gazı laboratuvarlarda sülfürik asidin (H2SO4) indirgenmesiyle oluşan sülfüröz asidin (H2SO3) bozunmasıyla ya da sülfit tuzlannın (sülfüröz asidin tuzlan) hidroklorik asit gibi kuvvetli bir asitle tepkimeye girerek gene sülfüröz asidi oluşturmasıyla elde edilir.
Kükürt dioksit oda sıcaklığında çok yüksek olmayan basınçlarda sıvılaştırılabilir. Sıvı kükürt dioksit atmosfer basıncında, —73°C’de donar, -10°C’de de kaynar. Kükürt dioksit başlıca, sülfürik asit, kükürt trioksit ve sülfitlerin üretiminde kullanılmakla birükte, dezenfektan, soğutucu, ağartıcı ve gıda koruyucu (özellikle kurutulmuş meyvelerin korunmasında) olarak da kullanılır.
Kükürt trioksit oda sıcaklığında uçucu bir sıvı halinde ya da üç ayn biçimden (alotrop) birinde katı halde bulunan renksiz bir bileşiktir. Sıvı kükürt trioksit 44,6°C’de kaynar ve 16,83°C’de katılaşır. En kararlı katı biçimi 62°C’de erir. Kükürt dioksitin bir katalizör eşliğinde oksijenle tepkimesi sonucunda oluşan kükürt trioksit, nemli havayla temas ettiğinde şiddetli bir biçimde duman çıkarır ve suda çok fazla ısı açığa çıkararak çözünür, sülfürik asidi oluşturur. Kükürt trioksitin sülfürik asitteki çözeltisi dumanlı sülfürik asit ya da oleum olarak bilinir. Sülfürik asit gibi kükürt trioksit de çok kuvvetli su çekici, çok yenime uğratıcı ve çok tepkin bir maddedir.
Kükürdün öbür önemli oksitleri kükürt monoksit (SO) kükürt seskioksit (S2O3) kükürt heptaoksit (S2O7) ve kükürt tetraoksittir (SO4). Kükürt monoksit, kükürt dioksitle kükürt buharlan karışımında düşük basınçta bir elektrik yükünün boşalmasıyla renksiz ve kararsız bir gaz olarak oluşur ve soğutulduğunda yavaşça kükürt ve kükürt dioksite bozunan turuncu-kırmızı renkli bir katı halinde yoğunlaşır. Kükürdün sıvı kükürt trioksit içinde çözünmesiyle oluşan ve yalnızca 15°C’nin altında kararlı olan kükürt seskioksit mavi-yeşil renkli bir katıdır. Kararsız bileşikler olan ve yaklaşık 0°C’de eriyen kükürt heptaoksit ve tetraoksit, kükürt dioksit ya da kükürt trioksit ile oksijen karışımda elektrik yükü boşalmasıyla oluşturulur.
Kükürtle Sertleştirme
Volkanizasyon olarak da bilinir, doğal ya da yapay kauçuğun fiziksel özelliklerinin iyileştirilmesinde uygulanan kimyasal işlem. Bu yöntemle elde edilen kauçuğun çekme dayanımı ile şişmeye ve aşınmaya karşı direnci daha yüksektir ve daha geniş bir sıcaklık aralığında esnekliğini korur. En basit kükürtle sertleştirme işlemi kauçuğun kükürtle ısıtılmasıdır.
ABD’li mucit Charles Goodyear bu işlemi 1839’da buldu ve bazı katkı maddelerinin bu süreçteki önemli işlevlerini de belirledi. Hızlandırıcı denen bu katkı maddeleri kükürtle sertleştirme işleminin daha düşük sıcaklıklarda ve daha hızlı yürümesini olanaklı kılar. Kauçukla kükürt arasındaki tepkimeler çok iyi anlaşılmamakla birlikte, son üründe kükürdün kauçuk içinde basit bir biçimde çözümlediği ya da dağılmadığı bilinmektedir. Kükürt kauçukla, çoğunlukla uzun zincirli moleküller arasında köprü ya da çapraz bağlar oluşturarak birleşir.
Modern sertleştirme işlemlerinde 140°C- 180°C arasında değişen sıcaklıklar uygulanır ve kükürt ile hızlandırıcıların yanı sıra karışıma, kauçuğun niteliklerini daha da iyileştirmek amacıyla çoğunlukla karbon karası ve çinko oksit katılır. Oksijen ile ozonun neden olduğu bozunmayı geciktirmek amacıyla pas önleyici maddelerden de yararlanılır. Bazı yapay kauçuklar kükürtle sertleştirilemezler, ama bunlar, metal oksitleri ya da organik peroksitler ile benzer biçimde işlendiğinde uygun nitelikli ürünler elde edilir.
Kükürtlü Boya
Kükürt içeren karmaşık yapay organik boyaların ortak adı
Bu boyalar, alkali sodyum sülfür çözeltisi içinde çözünmüş halde selüloza uygulanır ve elyafa kalıcı biçimde tutunurlar. Elyaftaki boya havayla temas ettiğinde yeniden yükseltgenerek başlangıçtaki çözünmez haline dönüşür. Kükürtlü boyalar yıkanmaya, tere ve ışığa karşı dayanıklı olmakla birlikte klorun ağartmasına karşı dirençli değildir. Özellikle yumuşak ve koyu gölgeli, koyu siyah, lacivert renkte türleri bulunan kükürtlü boyaların parlak kırmızı ve turuncu renkleri yoktur.
Kaynak: Ana Britannica
Son düzenleyen Baturalp; 6 Kasım 2016 12:36
