OTRZYMYWANIE TLENU I SIARKI Justyna Sołtysiak
Jako materiał wyjściowy do otrzymywania tlenu na skalę przemysłową służy woda i powietrze. Otrzymywanie tlenu z powietrza polega na skropleniu powietrza na ciecz w temperaturze ok. 90,15 K i rozdzieleniu obu składników : azotu i tlenu, poprzez destylację frakcjonową. Tlen uzyskany w ten sposób zawiera zwykle ok 3% argonu.
Tlen otrzymywany z wody drogą elektrolizy wykazuje o wiele większą czystość. Metoda ta jest jednak kosztowna i znajduje zastosowanie tylko w krajach rozporządzających tanimi źródłami energii.
2H2O → 2H2↑ + O2↑
Małe ilości tlenu do potrzeb laboratoryjnych wytwarza się najczęściej za pomocą termicznego rozkładu nadmanganianu potasu ( w temperaturze powyżej 230 C ):
2KMnO4 → K2MnO4 + MnO2 + O2↑
lub chloranu (V) potasu, KClO3, do którego dodaje się jako katalizator MnO2 ( w temp. Powyżej 550 °C ) :
2KClO3 → 2KCl + 3O2↑
Dogodnym sposobem otrzymywania tlenu w laboratorium jest również reakcja przebiegająca w zakwaszonym roztworze KMnO4, do którego wkrapla się się wodę utlenioną:
2KMnO4 + 3H2O2 → 3O2 + 2KOH + 2MnO2 + 2H2O
Innymi sposobami otrzymywania tlenu w laboratorium są:
● termiczny rozkład azotanu (V) potasu w temp. powyżej 400°C, ale nie większej niż 440°C:
2KNO3 → 2KNO2 + O2↑
● poprzez ogrzewanie tlenku rtęci(II):
2HgO → 2Hg + O2↑
●poprzez rozkład wodnego roztworu nadtlenku wodoru (wody utlenionej lub perhydrolu) pod wpływem ciepła lub katalizatora, np. dwutlenku manganu:
2H2O2 → 2H2O + O2↑
Siarkę elementarną otrzymuje się głównie za pomocą rafinacji siarki rodzimej. Dzięki specjalnej metodzie wydobywania jej ze złoża uzyskiwany produkt jest bardzo czysty. Jest to metoda Frasha polegająca na wytapianiu siarki pod ziemią przy użyciu przegrzanej pary wodnej i wypieraniu cieczy na powierzchnię za pomocą sprężonego powietrza. Zarówno przegrzaną parę wodna jak i powietrze wprowadza się przez specjalny układ koncentrycznych rur umieszczonych w otworach wiertniczych.
Znaczne ilości siarki elementarnej uzyskuje się również przy okazji oczyszczania gazu ziemnego od siarkowodoru. Wydzielanie siarki z siarkowodoru polega na jego katalitycznym utlenieniu ( metoda Clausa ):
H2S + ½ O2 → H2O + S
Wolną siarkę otrzymuje się też przez redukcję dwutlenku siarki za pomocą tlenku węgla.
Węgiel kamienny jest pośrednio źródłem siarki, pozyskuje się z węgla w trakcie procesu spalania z gazów spalinowych w elektrowniach węglowych. Obecnie duże ilości siarki otrzymuje się z ropy naftowej podczas jej przetwarzania.