Kalksvavel

den exakta kemiska reaktionen som leder till syntesen av kalksvavel är dåligt känd och skrivs vanligtvis som:

Ca(OH)
2 + x S C / C Casx + av produkter (S
2O2−
3, SO2−
3, SO2−
4) där x = 2-8 och x-värde ofta finns runt 5, kalcium pentasulfid, en polysulfid

som rapporterats i ett dokument från US Department of Agriculture (USDA).

denna vaga reaktion är förbryllande eftersom den involverar reduktion av elementärt svavel och inget reduktant visas i ovan nämnda ekvation medan svaveloxidationsprodukter också nämns. Det initiala pH-värdet för lösningen som införs av dåligt löslig hydratiserad kalk är alkalisk (pH = 12,5) medan det slutliga pH-värdet ligger i intervallet 11-12, typiskt för sulfider som också är starka baser.

emellertid kan elementärt svavel genomgå en disproportioneringsreaktion, även kallad dismutation. Reaktionen här ovan liknar en disproportioneringsreaktion. Den omvända comproportionation reaktion är den reaktion som sker i Claus process som används för avsvavling av olja och gas råprodukter i raffineringsindustrin.

Claus process:

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

genom att skriva om den sista reaktionen i omvänd riktning får man en reaktion som överensstämmer med vad som observeras i den globala reaktionen av kalksvavel:

3 S2 + 4 H2o 4 H2S + 2 SO2

i alkaliska förhållanden ger:

3 S2 + 4 H2O + 12 OH– 2 4 s2– + 2 SO32– + 10 H2o

och efter förenkling, eller mer exakt återvinning, av vattenmolekyler i ovanstående reaktion:

3 S2 + 12 OH– 4 s2– + 2 SO32– + 6 H2o

lägga tillbaka 6 Ca2+ katjoner från hydratiserad kalk för elektroneutralitetens skull, får man den globala reaktionen.

Kalksvavelreaktion:

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

denna sista reaktion överensstämmer med den globala kalksvavelreaktionen som nämns i USDA-dokumentet. Det tar dock inte hänsyn till alla detaljer, a.o., produktion av tiosulfat och sulfat bland reaktionens slutprodukter. Under tiden är det en bra första ordningens approximation och det framhäver med fördel det övergripande kalksvavelreaktionsschemat eftersom kemin hos reducerade eller delvis oxiderade former av svavel är särskilt komplex och alla mellansteg eller involverade mekanismer är svåra att riva upp. Dessutom, en gång utsatt för atmosfäriskt syre och mikrobiell aktivitet, kommer kalksvavelsystemet att genomgå en snabb oxidation och dess olika produkter fortsätter att utvecklas och slutligen gå in i den naturliga svavelcykeln.

närvaron av tiosulfat i kalksvavelreaktionen kan redovisas genom reaktionen mellan sulfit och elementärt svavel (eller med sulfid och polysulfider) och sulfat genom fullständig oxidation av sulfit eller tiosulfat efter ett mer komplext reaktionsschema. Mer information om kalciumtiosulfatproduktion har beskrivits i ett patent registrerat av Hajjatie et al. (2006).

Hajjatie et al. (2006) skrev kalksvavelreaktionen på olika sätt beroende på graden av polymerisation av kalciumpolysulfider, men följande reaktion är förmodligen den enklaste av deras serier:

3 Ca (OH)
2 + 6 S 2 CAS 2 CAS
2 + CaS
2O