Vị trí của nguyên tố lưu huỳnh trong bảng tuần hoàn hóa học là gì?

Vị trí của nguyên tố Sulfur trong bảng tuần hoàn hóa học là gì? Bỏ túi những thông tin về tính chất vật lý, tính chất hóa học, điều chế, ứng dụng của Sulfur với chia sẻ bổ ích đến từ Admin trong bài viết này ngay nhé! Kiến thức trong bài sẽ giúp các em thêm hiểu hơn về nguyên tố Sulfur để phục vụ học tập và nghiên cứu.

Lưu huỳnh là gì? Lịch sử của nguyên tố lưu huỳnh

Sulfur là một nguyên tố hóa học trong bảng tuần hoàn với ký hiệu hóa học là S và số nguyên tử là 16. Nó còn được gọi với tên là lưu hoàng, diêm sinh hoặc sinh diêm vàng. 

Sulfur là gì?

Sulfur là một nguyên tố được biết đến từ thời kỳ cổ đại, nó đã từng được nhắc đến trong Pentateuch của Kinh Thánh (Sáng thế kỷ). Hầu hết, các bản phiên dịch ra tiếng Anh của Kinh Thánh này đều coi Sulfur là “brimstone”. Xuất xứ của tên gọi “brimstone” trong Kinh Thánh là từ các bài thuyết giáo “Fire and brimstone”, nó đề cập đến địa ngục và sự quở trách từ Thượng Đế đối với những kẻ có tội lỗi được nhấn mạnh. Vì vậy, trong Kinh Thánh cho rằng, địa ngục có mùi của Sulfur.

Trong tiếng Ả Rập Sulfur (S) được gọi là Supra có nghĩa là màu vàng. Màu vàng của Sulfur là màu sáng của dạng tự nhiên. Màu sắc của nguyên tố này cũng chính là cách người ta dùng để gọi tên nó.

Chúng ta có thể tìm thấy Sulfur trong tự nhiên ở dạng đơn chất hoặc trong các khoáng chất sulfide, sulfate. Nó có mùi như trứng ung, nhưng bản chất nó lại là mùi đặc trưng của sulfide ($H_{2}S$)

Vị trí của nguyên tố lưu huỳnh trong bảng tuần hoàn hóa học là gì?

Nguyên tố Sulfur (S) có vị trí trong bảng tuần hoàn hóa học là ở nhóm 16 (hay còn được gọi là nhóm chalcogen) hoặc nhóm VIA và chu kỳ 3. Sulfur cùng với các nguyên tố khác trong nhóm 16 đều có cấu trúc electron tương tự với 6 electron ở lớp ngoài cùng, do đó có xu hướng tạo thành hợp chất có 6 đôi electron trong cấu trúc phân tử.

Vị trí của nguyên tố Sulfur trong bảng tuần hoàn hóa học là gì?

Tính chất vật lý và cấu tạo của lưu huỳnh

Các tính chất vật lý và cấu tạo của Sulfur gồm có:

• Sulfur là một chất  rắn có màu vàng, giòn, thực tế nó không tan trong nước, không thấm nước. Nhưng Sulfur lại tan nhiều trong các dung môi hữu cơ như: Rượu, Benzene,...
• Sulfur có khả năng dẫn điện và dẫn nhiệt kém.
• Sulfur có 2 dạng là: Thù hình (gồm:Sulfur Sα tà phương và Sulfur Sβ đơn tà) và Vô định hình (Sulfur dẻo).
• Nhiệt độ sôi của Sulfur là $444,6^{0}C$, hơi bốc lên có màu đỏ nâu. Khi làm nguội nhanh, hơi Sulfur sẽ chuyển sang dạng bột mịn gồm những tinh thể nhỏ được gọi là Sulfur hoa. 
• Ở trạng thái rắn, mỗi phân tử Sulfur gồm 8 nguyên tử (S8) tạo thành vòng khép kín.

Mạng tinh thể của nguyên tố Sulfur là mạng phân tử, do đó Sulfur nóng chảy ở nhiệt độ khá thấp là $112,8^{0}C$, nhiệt độ nóng chảy này chỉ cao hơn nhiệt độ sôi của nước một chút. Khi đun nóng Sulfur lên mức nhiệt ${187}^{0}C$, Sulfur sẽ chuyển sang sẫm màu, đặc lại và có màu vàng nâu. Đây là dạng Sulfur dẻo là một trong những dạng thù hình của Sulfur. Trong Sulfur dẻo, phân tử có cấu tạo mạch rất dài, độ dài giống như phân tử cao su, vì vậy mà Sulfur cũng có tính đàn hồi.

Trong tự nhiên, sự tồn tại của phân tử Sulfur luôn có thành phần khác nhau. Để đơn giản hóa, trong ký hiệu hóa học, phân tử Sulfur gồm 1 nguyên tử là S. Cấu trúc electron của phân tử Sulfur như sau: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁴.

Cấu trúc electron của phân tử Sulfur

Tính chất hóa học của lưu huỳnh

Sulfur là một phi kim hoạt động khá mạnh, nó vừa có tính khử lại vừa có tính oxi hóa. Cụ thể về các tính chất hóa học của Sulfur như sau:

Tính chất hóa học của Sulfur

Tính oxi hóa của lưu huỳnh

Tính oxi hóa của Sulfur được thể hiện qua việc nó tác dụng với các kim loại, Hydrogen. Cụ thể như sau:

Khi cho lưu huỳnh tác dụng với kim loại

Sulfur dễ tạo nên hợp chất với nhiều kim loại khác nhau trong điều kiện đun nóng Sulfur với kim loại. Ví dụ như: Cho một hỗn hợp gồm bột iron và bột Sulfur, đem đun nhẹ hỗn hợp thì ta có thể thấy phản ứng xảy ra giữa chúng rất mạnh, đồng thời phản ứng tỏa nhiều nhiệt.

Fe  +  S  → FeS 

Khi cho Sulfur phản ứng với Aluminium hoặc Zinc, nó cũng tạo ra phản ứng hóa học mãnh liệt. Đặc biệt phản ứng còn được kèm theo sự lóe sáng. Các mảnh dây copper có thể bị cháy trong hơi Sulfur và tạo ra CuS có màu đen.

S + Cu → CuS

Khi cho Sulfur tác dụng với Mercury, nó sẽ tạo ra phản ứng ở ngay điều kiện nhiệt độ thường. 

Hg  +  S  → HgS

Hợp chất của Sulfur với các kim loại muối được gọi là sulfide. Chẳng hạn như: FeS được gọi là Iron(II) sulfide, $A{l}_2{S}_3$ được gọi là Aluminium sulfide, CuS gọi là Copper sulfide,...

Khi cho lưu huỳnh tác dụng với Hidro

Sulfur sẽ phản ứng trực tiếp với khí Hydrogen ($H_2$). Khi ta dẫn khí Hydrogen vào ống nghiệm đựng Sulfur đang sôi, thì ở đầu ống dẫn khí xuất hiện mùi trứng thối, mùi đó được gọi là Hydrogen sulfide ($H_{2}S$).

$H_2+S\to H_{2}S$

Phản ứng của Sulfur với Hydrogen không thực hiện đến cùng.

Tính khử của lưu huỳnh

Tính khử của Sulfur thể hiện rất rõ khi cho nó tác dụng với phi kim và các chất oxi hóa, cụ thể như sau:

Cho lưu huỳnh tác dụng với phi kim

Sulfur tác dụng được với hầu hết các phi kim, trừ Nitrogen (N) và Iodine (I). Khi bị đốt, Sulfur cháy trong không khí và xuất hiện ngọn lửa có màu xanh. Đồng thời phản ứng tạo ra Sulfur oxide.

$S+O_2 \to S{O}_2$

Trong các oxide $S{O}_2,S{O}_3$ do độ âm điện của Sulfur nhỏ hơn của oxygen, vì vậy nó tạo thành liên kết cộng hóa trị giữa oxygen với Sulfur và nó có cực. Số oxi hóa của Sulfur trong các hợp chất oxide là +4 và +6.

Khi cho lưu huỳnh tác dụng với các chất oxi hóa khác

Sulfur khi tác dụng với các chất oxi hóa khác sẽ tạo thành các khí và nước. Chẳng hạn như:

• $S+2H_{2}S{O}_4\to 3S{O}_2+2H_{2}O$
• $S+2HN{O}_3\to S{O}_2+2NO+H_{2}O$
• $S+2KCl{O}_3\to 2KCl+3S{O}_2$
• $S + 6HN{O}_3 \left(đặc\right) \to H_{2}S{O}_4 + 6N{O}_2 + 2H_{2}O$ 

Như vậy, trong phản ứng với kim loại và Hydrogen, Sulfur đóng vai trò là chất oxi hóa. Còn trong phản ứng với phi kim hoạt động hơn như oxygen hoặc các chất có tính oxi hóa mạnh thì Sulfur lại đóng vai trò là chất khử.

Trạng thái tự nhiên của lưu huỳnh

Sulfur là nguyên tố phi kim phổ biến và nó chiếm 0.05% so với khối lượng của vỏ Trái Đất. Trong tự nhiên, nguyên tố Sulfur tồn tại ở trạng thái tự do (các mỏ lưu huỳnh có trữ lượng lớn thường ở các nước Mỹ, Nhật Bản, Nga, Ý) và nó tồn tại trong thành phần hợp chất. 

Trạng thái tự nhiên của Sulfur

Có rất nhiều quặng chứa Sulfur như: Pirit ($Fe{S}_2$), Xfalerit (SnS), Galen (PbS), Muối Sodium sulfate decahydrate ($N{a}_{2}S{O}_4.10H_{2}O$), Thạch cao ($CaS{O}_4.2H_{2}O$), Muối Magnesium Sulphate Heptahydrate ($MgS{O}_4.7H_{2}O$). Ngoài ra, trong cơ thể của các loài động vật và thực vật nó cũng có chứa Sulfur ở thành phần của Protein.

Cách điều chế lưu huỳnh

Sulfur có thể được điều chế từ nguyên liệu Sulfur tự nhiên, chẳng hạn như trong quá trình khai thác khí đốt hoặc mỏ Sulfur. Các phương pháp điều chế Sulfur chính bao gồm:

• Phương pháp khai thác địa chất: Sulfur được khai thác từ các mỏ chứa nó. Sau đó, Sulfur được tách ra và tinh chế bằng các phương pháp hóa học.
• Phương pháp sản xuất trong công nghiệp: Sulfur có thể được sản xuất từ sulfur dioxide ($S{O}_2$), một chất phát thải của các nhà máy đốt than hoặc nhiên liệu hóa thạch. $S{O}_2$ được chuyển hóa thành $S{O}_3$ trong một quá trình gọi là quá trình Claus. Sau đó, $S{O}_3$ được hòa tan trong nước để tạo ra axit sunfuric. Sulfur được sản xuất bằng cách khử Sulfuric acid bằng các chất khử như carbon hoặc hydrogen.
• Phương pháp sản xuất nhỏ lẻ: Sulfur có thể được sản xuất bằng cách đốt các sản phẩm từ động vật như trứng, lông vũ hoặc da, hoặc bằng cách cháy các sản phẩm từ cây như gỗ và rơm.

Tổng hợp về các ứng dụng của lưu huỳnh hiện nay

Sulfur có rất nhiều ứng dụng khác nhau trong lĩnh vực công nghiệp, nông nghiệp và cả lĩnh vực làm đẹp nữa. Cụ thể Admin sẽ phân tích để các em hiểu rõ hơn về ứng dụng của Sulfur (S).

Ứng dụng lưu huỳnh trong công nghiệp

Sulfur được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng công nghiệp khác nhau do tính chất hữu ích của nó. Dưới đây là một số ví dụ về ứng dụng của Sulfur trong công nghiệp:

Ứng dụng Sulfur vào sản xuất pháo hoa

• Sản xuất Sulfuric acid: Sulfur là nguyên liệu quan trọng để sản xuất Sulfuric acid, một chất hóa học cơ bản được sử dụng trong nhiều ứng dụng khác nhau, chẳng hạn như sản xuất phân bón, thuốc nhuộm, thuốc diệt cỏ và dung môi.
• Sản xuất thuốc trừ sâu và thuốc diệt cỏ: Sulfur được sử dụng để sản xuất nhiều loại thuốc trừ sâu và thuốc diệt cỏ, vì nó có khả năng ngăn chặn sự phát triển của côn trùng và vi khuẩn.
• Sản xuất cao su: Sulfur được sử dụng để tạo thành các liên kết mạnh giữa các phân tử cao su trong quá trình sản xuất cao su.
• Sản xuất giấy: Sulfur được sử dụng để tẩy trắng giấy bằng cách loại bỏ chất lignin, một chất gây ra màu sắc và hình thành từ sợi gỗ.
• Sản xuất pin: Sulfur được sử dụng trong quá trình sản xuất pin, nó được sử dụng để tạo thành một lớp phủ trên điện cực của pin, giúp tăng hiệu suất của pin.
• Sản xuất thuốc nhuộm: Sulfur được sử dụng trong sản xuất nhiều loại thuốc nhuộm.

Ứng dụng lưu huỳnh trong nông nghiệp

Trong lĩnh vực nông nghiệp, Sulfur được đưa vào ứng dụng như sau:

Ứng dụng Sulfur trong sản xuất phân bón, thuốc trừ sâu

• Phân bón: Sulfur là một phần quan trọng của phân bón hữu cơ và phân bón khoáng, bởi vì nó cung cấp nguồn dinh dưỡng cho cây trồng. Sulfur còn giúp cải thiện độ thoáng khí và thoát nước của đất, đảm bảo cây trồng có một môi trường sinh trưởng tốt.
• Chất khử trùng tự nhiên: Sulfur được sử dụng để tiêu diệt vi khuẩn và nấm trong đất và các bề mặt cây trồng. Điều này giúp ngăn chặn sự phát triển của bệnh trên cây trồng, giảm thiểu sự phát tán của các bệnh truyền nhiễm và giảm thiểu sự lây lan của các bệnh trên cây trồng khác.
• Sản xuất thức ăn gia súc: Sulfur được sử dụng như một chất bảo quản tự nhiên để bảo vệ thức ăn gia súc khỏi sự phát triển của vi khuẩn và nấm. Điều này giúp giữ cho thức ăn gia súc được tươi mới và an toàn hơn cho sức khỏe của gia súc.
• Chế biến nông sản: Sulfur được sử dụng để bảo quản các loại trái cây, rau quả và thực phẩm khác để kéo dài thời gian lưu trữ. Sulfur ngăn chặn sự phát triển của vi khuẩn và nấm và giữ cho thực phẩm tươi mới hơn trong thời gian dài.

Ngoài ra, Sulfur còn được sử dụng để phòng chống và điều trị một số loại bệnh trên cây trồng, giúp cải thiện chất lượng đất và cải thiện hiệu suất cây trồng.

Ứng dụng lưu huỳnh trong làm đẹp

Trong lĩnh vực làm đẹp, Sulfur được đưa vào các sản phẩm chăm sóc da và tóc. Chi tiết ứng dụng của nó như sau:

Ứng dụng Sulfur trong làm đẹp

• Sulfur có tác dụng làm sáng da và làm giảm vết thâm, nám: Sulfur là một thành phần thiết yếu của collagen và elastin, hai loại protein giúp tăng độ đàn hồi và sự săn chắc của da. Sulfur cũng giúp thúc đẩy tái tạo tế bào da mới và giúp làm giảm vết thâm, nám và các dấu hiệu lão hóa trên da.
• Giúp điều trị mụn: Sulfur có khả năng kháng khuẩn và kháng viêm, giúp giảm sưng viêm và giảm mụn trên da. Ngoài ra, Sulfur cũng giúp loại bỏ tế bào chết trên da, giúp da mịn màng hơn.
• Tăng cường sức khỏe tóc: Sulfur là thành phần cấu tạo của keratin, một loại protein tạo nên tóc. Sulfur giúp tóc chắc khỏe và bóng mượt hơn. Ngoài ra, lưu huỳnh cũng giúp loại bỏ dầu thừa trên da đầu, giúp giảm tình trạng gàu và tóc nhờn.
• Giúp chống lại nấm da: Sulfur có khả năng kháng khuẩn và kháng nấm, giúp giảm nguy cơ nhiễm nấm da và giúp phục hồi da nhanh chóng sau khi đã nhiễm nấm.

Ngoài ra, Sulfur còn được sử dụng trong các sản phẩm chăm sóc cá nhân như kem đánh răng, xà phòng và mỹ phẩm khác để giúp làm sạch và dưỡng da.

Một số ảnh hưởng tiêu cực của lưu huỳnh

Sulfur được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực, tuy nhiên Sulfur nếu không sử dụng đúng cách sẽ gây ảnh hưởng lớn đối với sinh vật dưới nước, sức khỏe con người và cả môi trường sống của chúng ta. Chi tiết như sau:

Một số ảnh hưởng tiêu cực của Sulfur

Ảnh hưởng đối với các vi sinh vật dưới nước

Nếu nguồn nước bị nhiễm Sulfur do hoạt động công nghiệp, các loài sinh vật như tôm, cua, cá, sò, ngao... có thể bị ngộ độc và gây chết. Nguy cơ nhiễm độc gián tiếp cho con người là rất cao nếu tiếp xúc hoặc ăn các loài sinh vật bị nhiễm Sulfur. Do đó, việc kiểm soát và giám sát mức độ nồng độ Sulfur trong nguồn nước là rất quan trọng để đảm bảo sức khỏe và an toàn cho cả con người và các loài sinh vật.

Ảnh hưởng tới sức khỏe của con người

Hydrogen sulfide ($H_{2}S$) là một chất độc hại, độc hơn nhiều so với Cyanide. Ban đầu, nó có mùi nhưng rất nhanh chóng làm mất cảm giác mùi. Điều này có thể khiến nạn nhân không nhận ra sự hiện diện của nó cho đến khi quá muộn. Do đó, cần hết sức cẩn trọng trong việc tiếp xúc với Hydrogen sulfide và bảo vệ đầy đủ cho cơ thể.

Sulfur dioxide ($S{O}_2$) là một chất phụ gia thực phẩm an toàn nếu được sử dụng ở nồng độ nhỏ. Tuy nhiên, nếu sử dụng ở nồng độ cao, nó có thể phản ứng với hơi ẩm để tạo ra Sulfurous acid - một chất vô cùng nguy hiểm có thể gây tổn thương cho mắt, phổi và các cơ quan khác. Do đó, việc sử dụng Sulfur dioxide cần được thực hiện đúng cách và đảm bảo an toàn cho sức khỏe con người.

Ảnh hưởng đến môi trường

Hydrogen sulfide ($H_{2}S$) là một loại khí được hình thành do sự phân hủy các chất hữu cơ như thực vật, đây là một trong những nguyên nhân gây ô nhiễm nguồn nước và thường được tìm thấy trong nước giếng khoan. Ngoài ra, sulfide và sulfate cũng là những hợp chất của Sulfur thường xuất hiện trong nguồn nước.

Nếu nước cấp chứa hàm lượng $H_{2}S$ thấp khoảng 1,0 PPM, nó có thể gây ăn mòn và làm xỉn màu các đồ dùng bằng bạc hoặc đồng, và làm đen quần áo và đồ gốm.

Hydrogen sulfide cũng là một loại khí độc, thường được tìm thấy trong nhiều môi trường làm việc. Khi đốt Sulfur ở nhiệt độ cao, sẽ gây ra ô nhiễm môi trường khí và ảnh hưởng đến sức khỏe của con người và động vật, cũng như tác động nghiêm trọng tới môi trường như biến đổi khí hậu, mưa acid, hiệu ứng nhà kính.

Như vậy, toàn bộ các thông tin và kiến thức trong bài được Admin chia sẻ không chỉ giúp các em trả lời được câu hỏi “Vị trí của nguyên tố Sulfur trong bảng tuần hoàn hóa học là gì?” mà còn cung cấp cho các em những kiến thức bổ ích về nguyên tố lưu huỳnh. Kiến thức này sẽ giúp các em hiểu hơn về Sulfur và có thể ứng dụng nó vào giải bài tập hóa, cũng như nghiên cứu khoa học.