Zwavel

Portaal Scheikunde
Chemisch element

Een stukje zwavel
Naam	Zwavel / Sulfur (Engels en Latijn)
Latijn
Symbool	S
Atoomnummer	6
Soort	Niet-metaal
Kleur	Geel
Smeltpunt	115,2 ^oC
Kookpunt	444,6 ^oC

Zwavel (in het Engels en Latijn: Sulfur) is een chemisch element met het symbool S en atoomnummer 16 in het Periodiek Systeem van de scheikunde.

Onder normale omstandigheden vormen zwavelatomen achthoekige moleculen met de chemische formule S₈ . Elementaire (échte) zwavel is een heldergele, kristalachtige vaste stof bij kamertemperatuur.

Voorkomen

Brandend zwavel

Zwavel is het tiende meest voorkomende chemische element in het universum en het vijfde meest voorkomende chemische element op aarde. Hoewel het soms in zuivere vorm wordt aangetroffen, komt zwavel op aarde meestal voor als sulfide- en sulfaat-mineralen. Omdat het vanouds al ruimschoots in zuivere vorm aanwezig was, was zwavel in de oudheid al bekend en werd het genoemd in de oude culturen. Zoals in het oude India, het oude Griekenland, China en Egypte. Historisch en in de literatuur werd het al sulfer genoemd, afgeleid van solfer, sulfer en in het latijn sulfur, sulphur, wat "brandende steen" betekent. Veel zwavelverbindingen hebben een geur. Zo is de zwavelgeur toegevoegd aan het zelf reukloze aardgas. Ook ruik je het bij een stinkdier, grapefruit en knoflook. Deze geur is te danken aan zogeheten organo-zwavel-verbindingen. Waterstofsulfide (ook een zwavelverbinding) geeft de typische geur aan rottende eieren en andere biologische (rottings)processen.

Zuivere zwavel kan worden gevonden in de buurt van warmwaterbronnen of geisers en gebieden met vulkanen. In veel delen van de wereld, vooral langs de Pacifische Ring van Vuur (zeg maar de randen van de Grote Oceaan), worden dergelijke vulkanische afzettingen gedolven. Bijvoorbeeld in Indonesië, Chili en Japan. Deze afzettingen zijn kristalvormig, waarvan het grootste beschreven kristal wel 22×16×11 cm meet. Historisch gezien was Sicilië met de vulkaan Etna een belangrijke bron van zwavel in de Europese industriële revolutie.

Zwavel brandt met een blauwe vlam met vorming van zwaveldioxide (SO₂), dat een verstikkende en irriterende geur heeft. Zwavel is onoplosbaar in water maar oplosbaar in koolstofdisulfide en, in mindere mate, in andere organische oplosmiddelen, zoals benzeen en tolueen.

Zwavel in erts of mineraal

Kristalvormige zwavel
Het zwavelhoudende Lazuriet. Bron van de blauwe kleurstof ultramarijn en de Lapis lazuli, wat een edelsteen is.
Pyriet of ijzerkies is een mineraal met als formule FeS₂ (scheikundige naam: ijzer(II)disulfide). Het mineraal is een belangrijk ijzer- en zwavelerts.
Zwavelhoudende fumarolen (giftige gassen en dampen), geven een afzetting van zwavelzouten. Whakaari/White-eiland, Nieuw-Zeeland
Thenardiet is een natrium-sulfaat mineraal met de chemische formule Na₂SO₄.
Het mineraal bariet (ook wel barium-sulfaat, zwaarspaat, blanc fixe of permanentwit genoemd) is een barium-sulfaat met de chemische formule BaSO₄.
Seleniet zijn grotere doorschijnende gipskristallen met Calcium-sulfaat (CaSO₄ · 2 H₂O). Genoemd naar de Griekse godin van de maan Selene.

Geschiedenis

Zwavel is heel lang geleden ontdekt. Zwavel wordt genoemd in de bijbel en gekoppeld aan de hel, waar het zwavelachtig zou ruiken. Volgens de Ebers Papyrus, werd in het oude Egypte een zwavelzalf gebruikt om korrelige oogleden te behandelen. Zwavel werd in het vroegklassieke Griekenland gebruikt voor ontsmetting.

Een natuurlijke vorm van zwavel bekend als shiliuhuang (石硫黄) was in Noord-China bekend sinds de 6e eeuw voor Christus en werd gevonden in Hanzhong. Tegen de 3e eeuw ontdekten de Chinezen dat zwavel uit pyriet (FeS₂) kon worden gewonnen. Een militaire handschrift van de Song-dynastie uit 1044 na Chr. beschreef verschillende formules voor Chinees zwart poeder, dat een mengsel is van kalium-nitraat ( KNO₃), houtskool (koolstof) en zwavel. Waarschijnlijk ging het hier om zwart buskruit.

In de 9de eeuw werd ontdekt dat als men zwavel, kool en teer mengt, het zeer brandbaar wordt. Het werd daarom veel gebruikt bij oorlog. In Europa werd het buskruit opnieuw uitgevonden (?) of werd via de zijderoute vanuit China naar Europa gebracht. De eerste schriftelijke vermeldingen van buskruit in Europa komen voor in de teksten Opus Majus (1267) en Opus Tertium van de Engelse wetenschapper Roger Bacon.

Zwavelafzettingen op Sicilië waren meer dan een eeuw lang de belangrijkste bron in Europa. Tegen het einde van de 18e eeuw werd ongeveer 2.000 ton zwavel per jaar geïmporteerd in Marseille, Frankrijk, voor de productie van zwavelzuur. Ook werd het tijdens de Industriele revolutie in Groot Brittanië veel gebruikt. Nadat met pikhouwelen de zwavelkristallen werden uitgehakt in de ondergrondse mijnen, werd de zwavel in een soort ovens gesmolten en afgetapt. Dit was een zeer arbeids-intensief (en niet zo gezond) proces en wordt wel de Siciliaanse methode genoemd.

In 1867 werd elementaire zwavel ontdekt in ondergrondse afzettingen in Louisiana en Texas. Daar gebruikt(e) men een methode waarbij men door pijpen oververhit water in de ondergrondse zoutbron (zoutkoepel) spuit. De zwavel smelt en wordt via een andere pijp met behulp van perslucht naar boven geblazen en gezogen. Dit zogeheten Frasch-proces kan worden gebruikt voor afzettingen van 50-800 meter diep.

Tegenwoordig wordt het grootste deel van de zwavel gebruikt om zwavelzuur (H₂SO₄) te maken voor vele toepassingen, met name kunstmest.

Gebruik

Tegenwoordig wordt bijna alle echte zwavel geproduceerd als bijproduct van het verwijderen van zwavelhoudende verontreinigingen uit aardgas en aardolie. De grootste commerciële toepassing van zwavel is de productie van zwavelzuur voor sulfaat en fosfaat meststoffen (zie ook Stikstof) en andere chemische processen. Zwavel wordt gebruikt in lucifers, insecticiden (insectendoders) en fungiciden (schimmeldoders).

Biologie

Zwavel is een belangrijk chemisch element voor al het leven, maar bijna altijd in de vorm van organo-zwavel-verbindingen of metaalsulfiden. Drie aminozuren (cysteïne, cystine en methionine) en twee vitamines (biotine en thiamine) zijn organo-zwavel-verbindingen. Tijdens de spijsvertering worden aminozuren, onder invloed van enzymen, uit in de voeding aanwezige eiwitten vrijgemaakt (door middel van hydrolyse). Uit de vrijgekomen aminozuren kan het organisme zijn eigen specifieke eiwitten weer opbouwen. Het zijn dus belangrijke 'bouwstenen' voor het lichaam. Veel cofactoren (helper-moleculen die biochemische enzym processen op gang helpen) bevatten ook zwavel, waaronder glutathion, thioredoxine en ijzerzwavel-eiwitten.

Keratine, wat in je buitenhuid, het haar van mens en dier en de veren van vogels zit, bevat zogeheten di-sulfiden. Hierbij zitten twee zwavel-atomen aan elkaar verbonden. Deze zwavel-moleculen zorgen voor de sterkte en onoplosbaarheid van het eiwit. Zwavel is een van de belangrijkste chemische elementen die nodig zijn voor biochemisch functioneren en is een belangrijke voedingsstof voor alle levende organismen.

Veiligheid

Bepaalde zwavelverbindingen zijn schadelijk voor mens en milieu.

Inademing of inname van teveel zwavelverbindingen kan vele lichaamsfuncties verstoren of beschadigen
Bepaalde zwavelverbindingen zijn schadelijk voor het milieu
Zwavel is brandbaar (lucifers)
Zwavel kan verstikkend en daarmee dodelijk zijn