Kalkzwavel

de exacte chemische reactie die leidt tot de synthese van kalkzwavel is slecht bekend en wordt over het algemeen geschreven als:

Ca(OH)
2 + x S → casx + bijproducten (s
2O2−
3, SO2−
3, SO2−
4) waar x = 2-8 en x-waarde vaak wordt gevonden rond 5, calciumpentasulfide, een polysulfide

zoals gerapporteerd in een document van het Amerikaanse ministerie van landbouw (USDA).

deze vage reactie is verwarrend omdat het gaat om de reductie van elementair zwavel en er geen reductant voorkomt in de bovengenoemde vergelijking, terwijl zwaveloxidatieproducten ook worden genoemd. De aanvankelijke pH van de oplossing die door slecht oplosbare gebluste kalk wordt opgelegd is alkalisch (pH = 12,5) terwijl de uiteindelijke pH tussen 11-12 ligt, typisch voor sulfiden die ook sterke basen zijn.

elementair zwavel kan echter een disproportionele reactie ondergaan, ook wel dismutatie genoemd. De hierboven genoemde reactie lijkt op een disproportionatiereactie. De inverse comproportionatiereactie is de reactie die optreedt in het Claus-proces dat wordt gebruikt voor de ontzwaveling van aardolie-en gasgrondstoffen in de raffinage-industrie.

Claus-proces:

2 H2S + 3 O2 → 2 SO2 + 2 H2O 4 H2S + 2 SO2 → 3 S2 + 4 H2o

door het herschrijven van de laatste reactie in omgekeerde richting verkrijgt men een reactie die overeenkomt met wat wordt waargenomen in de Globale reactie van de kalkzwavel:

3 s2 + 4 H2O → 4 H2S + 2 SO2

In alkalische omstandigheden, geeft het:

3 S2 + 4 H2O + 12 OH – → 4 S2– + 2 SO32 – + 10 H2o

en na vereenvoudiging, of meer precies recycling, van watermoleculen in de bovenstaande reactie:

3 s2 + 12 OH – → 4 S2– + 2 SO32 – + 6 H2o

het toevoegen van 6 Ca2 + kationen uit gebluste kalk omwille van de elektroneutraliteit, verkrijgt men de Globale reactie.

Kalkzwavelreactie:

3 S2 + 6 Ca(OH)2 → 4 CaS + 2 CaSO3 + 6 H2O

deze laatste reactie is consistent met de Globale kalkzwavelreactie vermeld in het USDA document. Het houdt echter geen rekening met alle details, o. a., de productie van thiosulfaat en sulfaat tussen de eindproducten van de reactie. Ondertussen is het een goede eerste orde benadering en het nuttig benadrukt de totale kalk zwavel reactie schema omdat de chemie van gereduceerde of gedeeltelijk geoxideerde vormen van zwavel is bijzonder complex en alle tussenliggende stappen of betrokken mechanismen zijn moeilijk te ontrafelen. Bovendien, zodra blootgesteld aan atmosferische zuurstof en microbiële activiteit, zal het kalk zwavelsysteem een snelle oxidatie ondergaan en de verschillende producten zullen blijven evolueren en uiteindelijk de natuurlijke zwavelcyclus ingaan.

de aanwezigheid van thiosulfaat in de kalkzwavelreactie kan worden verklaard door de reactie tussen sulfiet en elementair zwavel (of met sulfide en polysulfiden) en die van sulfaat door de volledige oxidatie van sulfiet of thiosulfaat volgens een complexer reactieschema. Meer informatie over de productie van calciumthiosulfaat is beschreven in een patent geregistreerd door Hajjatie et al. (2006).

Hajjatie et al. (2006) schreef de kalkzwavelreactie op verschillende manieren, afhankelijk van de polymerisatiegraad van calciumpolysulfiden, maar de volgende reactie is waarschijnlijk de eenvoudigste van hun reeks:

3 Ca (OH)
2 + 6 S → 2 CaS
2 + CaS
2O