Siarka wapienna

dokładna reakcja chemiczna prowadząca do syntezy siarki wapiennej jest słabo znana i na ogół zapisywana jako:

Ca(OH)
2 + x S → CaSx + według produktów (S
2O2−
3, SO2−
3, SO2−
4), gdzie x = 2-8 i wartość x często występuje około 5, pentasiarczek, polisiarczek

, jak podano w dokumencie Departamentu Rolnictwa USA (USDA).

ta mglista reakcja jest zagadkowa, ponieważ obejmuje redukcję pierwiastkowej siarki i żaden reduktor nie pojawia się w wyżej wymienionym równaniu, podczas gdy wspomniane są również produkty utleniania siarki. Początkowe pH roztworu narzuconego przez słabo rozpuszczalne wapno uwodnione jest zasadowe (pH = 12,5), podczas gdy końcowe pH mieści się w zakresie 11-12, typowe dla siarczków, które są również silnymi zasadami.

jednak Siarka elementarna może ulec reakcji dysproporcji, zwanej również dysmutacją. Powyższa reakcja przypomina reakcję dysproporcji. Odwrotna reakcja komproporcjonowania to reakcja zachodząca w procesie Clausa stosowana do odsiarczania produktów ropy naftowej i gazu w przemyśle rafineryjnym.

proces Clausa:

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

przepisując ostatnią reakcję w kierunku odwrotnym, uzyskuje się reakcję zgodną z tym, co obserwuje się w globalnej reakcji siarki wapiennej:

3 S2 + 4 H2O → 4 H2S + 2 SO2

w warunkach alkalicznych, daje:

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

i po uproszczeniu, a dokładniej recyklingu, cząsteczek wody w powyższej reakcji:

3 S2 + 12 OH– → 4 S2– + 2 SO32–+ 6 H2O

dodając z powrotem 6 kationów Ca2 + z wapna uwodnionego dla dobra elektroneutralizacji, otrzymuje się reakcję globalną.

reakcja siarki wapiennej:

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

ta ostatnia reakcja jest zgodna z globalną reakcją siarki wapiennej wymienioną w dokumencie USDA. Nie uwzględnia jednak wszystkich szczegółów, np., wytwarzanie tiosiarczanu i siarczanu wśród produktów końcowych reakcji. Tymczasem jest to dobre przybliżenie pierwszego rzędu i użytecznie podkreśla ogólny schemat reakcji siarki wapiennej, ponieważ chemia zredukowanych lub częściowo utlenionych form siarki jest szczególnie złożona, a wszystkie etapy pośrednie lub zaangażowane mechanizmy są trudne do rozwikłania. Co więcej, po wystawieniu na działanie tlenu atmosferycznego i aktywności mikrobiologicznej, układ siarki wapiennej ulegnie szybkiemu utlenianiu, a jego różne produkty będą nadal ewoluować i ostatecznie wejdą w naturalny cykl siarki.

obecność tiosiarczanu w reakcji siarki wapiennej można wytłumaczyć reakcją między siarczynem a siarką elementarną (lub z siarczkiem i polisiarczkami) a siarczanem przez całkowite utlenianie siarczynu lub tiosiarczanu zgodnie z bardziej złożonym schematem reakcji. Więcej informacji na temat produkcji tiosiarczanu wapnia opisano w patencie zarejestrowanym przez Hajjatie et al. (2006).

(2006) napisał reakcję siarki wapiennej na różne sposoby w zależności od stopnia polimeryzacji polisiarczków wapnia, ale następująca reakcja jest prawdopodobnie najprostszą z ich serii:

3 Ca (OH)
2 + 6 S → 2 CaS
2 + CaS
2o