Redaktion og opdatering af indholdet på denstoredanske.dk er indstillet pr. 24. august 2017. Artikler og andet indhold er tilgængeligt i den form, der var gældende ved redaktionens afslutning.

  • Artiklens indhold er godkendt af redaktionen

svovl

Oprindelige forfattere Bos, HJSP, JRo-H, JTrJ, OWD og SERa Seneste forfatter Redaktionen

Svovl bliver tilført atmosfæren ved afbrænding af fossilt brændstof, ved vulkansk aktivitet og ved bakteriel omsætning af organisk stof. Svovlgasserne omsættes til sulfat og returnerer til jorden og havet som svovlsyre i forbindelse med sur nedbør. I jordskorpen/havbunden omsættes sulfat biokemisk eller bakterielt, idet det reduceres til svovlbrinte og indbygges som sulfider i organiske forbindelser eller pyrit. En betydelig del af sulfiderne frigøres efterhånden til omgivelserne, resten begraves i undergrunden som organisk svovl og pyrit.

Svovl bliver tilført atmosfæren ved afbrænding af fossilt brændstof, ved vulkansk aktivitet og ved bakteriel omsætning af organisk stof. Svovlgasserne omsættes til sulfat og returnerer til jorden og havet som svovlsyre i forbindelse med sur nedbør. I jordskorpen/havbunden omsættes sulfat biokemisk eller bakterielt, idet det reduceres til svovlbrinte og indbygges som sulfider i organiske forbindelser eller pyrit. En betydelig del af sulfiderne frigøres efterhånden til omgivelserne, resten begraves i undergrunden som organisk svovl og pyrit.

svovl, grundstof nr. 16, placeret i 16. gruppe af det periodiske system; atomtegn S.

Grundstoffet er et citrongult ikke-metal, som forholdsvis let kan bringes til at smelte (smp. 119 °C) under dannelse af en gul væske. Ved yderligere opvarmning dannes en tyktflydende, mørkebrun væske. Ved 445 °C koger væsken under dannelse af en gul damp. Afkøles den gule damp, dannes der små gule svovlkrystaller, der kaldes svovlblomme eller svovlblomster. Afkøles den førstdannede gule væske fx i støbeforme, får man gult svovl, stangsvovl. Afkøles den sejtflydende, mørkebrune væske, fx ved at hælde den i vand, dannes en brun, gummiagtig form, der kaldes plastisk svovl. Den brune form omdannes efterhånden til den stabile gule form.

Ordet svovl kommer af mnty. swavel, beslægtet med lat. sulfur 'svovl', af uvis opr.

Disse ret komplicerede forhold forklares ved, at den stabile gule form er opbygget af ottekantede svovlringe, cyklosvovl, S8, der forekommer i to allotrope modifikationer: en rombisk, som er den mest stabile, og en monoklin. Ved opvarmning af cyklosvovl dannes kædeformede molekyler, catenasvovl, som ved afkøling langsomt omdannes til cyklosvovl. Svovldampene indeholder bl.a. disvovl, S2. Ved afkøling af dampene dannes den monokline modifikation af S8, som efterhånden omlejres til den rombiske modifikation.

Annonce

Historie

Svovl har været kendt i Egypten siden ca. 2000 f.Kr. og var kendt i Grækenland i oldtiden og i Romerriget. Det er omtalt i Bibelen, fx 1.Mos. 19,24. Homer lader Odysseus afbrænde svovl, således at den dannede gas (svovldioxid) kan desinficere rummene efter besøg af uønskede personer. Plinius d.æ. omtalte svovl mange gange i sit værk om naturen, Naturalis historia.

Egenskaber
Nummer16
AtomtegnS
Navnsvovl
Relativ atommasse32,066
Densitet2,07 g/cm3 (20 °C)
Smeltepunkt119 °C
Kogepunkt444,60 °C
Opdagelsekendt siden oldtiden

Alkymisterne benyttede ordet svovl i en abstrakt betydning; det var et brændbart væsen, et princip, der fandtes i alt brændbart. Metaller, planter og dyr blev betegnet som svovlede, når de kunne brænde. Svovllever er en mørkebrun væske, der dannes, når svovl koges med alkalier. Den indeholder en blanding af polysulfider.

A.L. Lavoisier regnede i 1789 svovl for et grundstof, men der var mange, der tvivlede, bl.a. H. Davy. I 1809 førte J.L. Gay-Lussac og L.J. Thenard det afgørende bevis for, at svovl er et grundstof og ikke en oxygenforbindelse, og at hydrogensulfid er en syre, som ikke indeholder oxygen. Den organiske svovlkemi blev grundlagt af W.A. Lampadius, som i 1796 fremstillede carbondisulfid. Den danske kemiker W.C. Zeise videreudviklede fra 1833 forskningsområdet ved fremstilling af en række carbonforbindelser, hvori oxygen var erstattet med svovl.

Geokemi

Svovl udfældes og farver klipperne i termisk aktive områder, her ved Geysir, Island.

Svovl udfældes og farver klipperne i termisk aktive områder, her ved Geysir, Island.

Svovl findes i naturen i både organisk og uorganisk sammenhæng, og det udgør 340 g/t af jordskorpen. Ultrabasiske bjergarter indeholder 50 g/t, basalt 500 g/t, andesit og granit 200 g/t og lerbjergarter 2000 g/t, mens pegmatitter og hydrotermale årer kan have meget højere indhold. Ca. halvdelen af alt svovl i den øverste del af jordskorpen findes i havvand, der gennemsnitlig indeholder ca. 885 g/t, og i saltaflejringer, såkaldte evaporitter. Svovl findes som frit grundstof i bl.a. vulkanske bjergarter og evaporitter og indgår i et stort antal mineralgrupper som sulfider, sulfosalte og sulfater samt i kul, olie, naturgas, tjæresand og skifre. Hydrogensulfid (svovlbrinte) og svovlsyrling i vulkanske gasser og hydrogensulfid i naturgas kan under medvirken af bakterier oxideres til kolloidalt svovl eller svovlkrystaller. Gips og anhydrit omdannes ved reduktion til frit svovl. Svovlets oprindelse kan bestemmes ud fra dets isotopsammensætning.

I magmaer, specielt basiske, der er rige på svovl, danner svovl sammen med grundstoffer som fx jern, nikkel, kobber og sølv-platin-metaller ublandbare sulfiddråber, der synker til bunds og kan danne økonomisk vigtige forekomster som i Sudbury, Canada. I Skærgårdsintrusionen i Grønland findes lokalt høje sulfidforekomster med platinmetaller. Store forekomster af sulfidmineraler dannes hydrotermalt ved udfældninger på dybhavets bund som black smokers. Under metamorfose falder svovlindholdet i forhold til udgangsbjergarterne, da svovlmineralerne under processerne let nedbrydes til flygtige svovlforbindelser. Svovl blev tidligere overvejende udnyttet fra vulkanske bjergarter, men udvindes nu fra evaporitforekomster (USA, Canada og Polen), naturgas (USA) og sulfidmineraler (Río Tinto, Spanien).

Mineraler

Svovl. Svovl forekommer i to forskellige krystalformer: rhombisk og monoklint.

Svovl. Svovl forekommer i to forskellige krystalformer: rhombisk og monoklint.

Svovl i naturen findes som rent grundstof, som sulfid-, sulfosalt-, antimonid- og telluridmineraler samt sjældent som thiocyanatforbindelser (SCN) og oxysulfider.

I sulfosalte er en eller flere metalioner kombineret med svovl, arsen, antimon eller bismuth. I sulfider danner svovl kun rene ionbindinger med elektropositive metaller med lav ladning.

Disulfiderne kan have ionstrukturer, men mest almindelig er pyritstruktur (ionbinding og covalent binding), marcasitstruktur (ofte radiært strålende) og kædestrukturer. Mange silikatmineraler har svovl som sporgrundstof.

Teknisk fremstilling

Mineproduktion i 1000 t
20062013
Polen 1080
Canada90006370
Chile17001700
Forenede Arabiske Emirater20002000
Indien12002430
Iran15001890
Japan33003300
Kasakhstan25002850
Kina780010.500
Mexico16001810
Rusland70007250
Saudi-Arabien23003900
Sydkorea17001300
Tyskland25003880
USA92409210
andre lande12.66010.980
i alt66.00070.400
Kilde: Mineral Commodity Summaries 2007 og 2015

Svovl fremstilles dels ved minedrift, dels som biprodukt fra oparbejdning af olie og gas.

Ved minedrift udnyttes naturlige forekomster af frit svovl, enten ved traditionelle former for minedrift eller ved Frasch-processen. Traditionel minedrift har sin oprindelse på Sicilien, som næsten havde monopol på svovlfremstilling indtil 1900. I begyndelsen skete udsmeltningen ved forbrænding af en del af det opgravede materiale i store, primitive miler med lav effektivitet; senere benyttedes mere effektive, kul- eller koksfyrede kammerovne. Ved Frasch-processen, der blev udviklet til udvinding af svovl fra salthorste i Louisiana, Texas og Mexico, smeltes svovlet in situ ved nedpumpning af ca. 165 °C varmt vand, hvorefter det flydende svovl transporteres op til overfladen vha. trykluft. I midten af 1900-t. blev størstedelen af verdensmarkedets svovl udvundet ved brug af Frasch-processer.

I sidste halvdel af 1900-t. skete en væsentlig ændring i forsyningssituationen, idet svovl udvundet ved oparbejdning af olie og naturgas fik voksende betydning og i dag dækker ca. 60% af markedets behov. Svovlet fremstilles ud fra hydrogensulfid, der fremkommer dels ved rensning af naturgas for dens naturlige indhold af hydrogensulfid, dels ved katalytisk afsvovlning og hydrokrakning af produkter og mellemprodukter i mineralolieindustrien. Omdannelse af hydrogensulfid til svovl sker ved Claus-processen.

Svovl. Forskellige typer af svovl. 1 Svovlkrystaller på calcit fra Conil, Andalusien; 2 primatiske, løse, orthorombiske svovlkrystaller fra Sicilien; 3 stalaktitisk svovl af vulkansk oprindelse fra Ardjoeno på det østlige Java.

Svovl. Forskellige typer af svovl. 1 Svovlkrystaller på calcit fra Conil, Andalusien; 2 primatiske, løse, orthorombiske svovlkrystaller fra Sicilien; 3 stalaktitisk svovl af vulkansk oprindelse fra Ardjoeno på det østlige Java.

Den første større anvendelse af svovl var til krudt. I Danmark anvendtes svovl fra Island, som førtes til Svovlhuset ved Tøjhuset i København, hvor det blev lutret (renset). I dag anvendes mindst 85% til produktion af svovlsyre. Heraf går mere end halvdelen til fremstilling af kunstgødning (fosfatgødning), men i øvrigt anvendes svovlsyre til mange andre formål (se svovlsyre). Svovl anvendes også til vulkanisering af gummi, til fremstilling af carbondisulfid (svovlkulstof) og fosforpentasulfid, som er udgangspunkt for visse insekticider, bl.a. parathion. Endvidere til fremstilling af svovldioxid til desinficering, til fremstilling af cellulose og til mange andre svovlforbindelser.

Den radioaktive isotop 35S, der henfalder med en halveringstid på 87,2 døgn under udsendelse af lavenergetisk β-stråling (max. 0,167 MeV; standses af et vandlag på ca. 0,3 mm), finder anvendelse til bestemmelse af omsætningssted og -mængde af svovlholdige forbindelser i biologiske systemer, fx ved autoradiografi.

Forbindelser

Svovl optræder i forbindelser med oxidationstrin −2 og fra +1 til +6 samt i forbindelser, hvor svovl ikke kan tildeles præcise oxidationstrin.

Forbindelser i oxidationstrin −2 kan afledes af den giftige, farveløse og ildelugtende luftart dihydrogensulfid (svovlbrinte), H2S. Det er en svag syre, der er opløselig i vand, og dens salte kaldes sulfider. Sulfider af alkalimetallerne og de alkaliske jordartsmetaller, fx natriumsulfid, Na2S, og calciumsulfid, CaS, er letopløselige i vand. Da sulfidionen, S2-, er en meget stærk base, danner den med vand hovedsagelig hydrogensulfidioner, HS-. Sulfiderne af de tungere metaller som fx kobber, nikkel og bly er tungt opløselige og findes i jordskorpen som mineraler. Endvidere findes der disulfider, fx jern(II)disulfid, FeS2, og andre lignende forbindelser, der indeholder S2-grupper med en afstand mellem svovlatomerne, der er nær den, der findes i grundstoffets S8-molekyler.

Ud fra hydrogensulfid kan man aflede en række olieagtige forbindelser kaldet sulfaner med den generelle formel H2Sx, hvor der kendes veldefinerede stoffer med værdier af x fra fx 2 til 8. Saltene af sulfanerne kaldes polysulfider. De er normalt ikke helt veldefinerede forbindelser. I sulfaner og polysulfider øges det gennemsnitlige oxidationstrin gradvist med x.

I oxidationstrin −2 har svovl visse ligheder med oxygen; fx svarer H2S til H2O. En anden analogi findes mellem carbondioxid, CO2, og carbondisulfid, svovlkulstof, CS2. Til forskel fra carbondioxid er carbondisulfid en væske. Den er et vigtigt industrielt opløsningsmiddel i bl.a. gummiindustrien. Den skal bruges med forsigtighed, da den og dens dampe er giftige. En mellemting mellem kuldioxid og carbondisulfid er carbonoxidsulfid, carbonylsulfid, COS. Det er en giftig gas, der dannes ved reaktioner mellem kulmonoxid eller kuldioxid og svovlholdige forbindelser, fx ved forbrænding af svovlholdigt kul.

Nitrogenforbindelser. Svovl danner en række forbindelser med nitrogen, fx S4N4, der kan tjene som udgangsprodukt for stoffer som fx (NSF)4 og (HNS)4, der som S4N4 danner ringformede forbindelser med S−N-bindinger. Thiocyanater, rhodanider indeholder ionen NCS-. Ammoniumthiocyanat, NH4NCS, er udgangsprodukt for fremstilling af en række ukrudtsmidler.

Fosforforbindelser. Forbindelserne P4S10 og P4S6 er udgangsprodukter for fremstilling af en række insekticider. De benyttes også til fremstilling af sulfo- eller thiosalte. Natriumthiofosfat, Na3PS4, dannes fx af natriumsulfid og P4S10. Et andet eksempel på en sulfo- eller thioforbindelse er hydrogentrithioarsenat, H3AsS3.

Halogenforbindelser. Svovls affinitet for halogenerne, fluor, klor, brom og jod, aftager med stigende atomnummer af halogenerne. Det er således ikke lykkedes at fremstille svovl-jod-forbindelser. Svovl har formelt oxidationstrin +1 i forbindelser af typen S2X2, hvor X kan være fluor, klor eller brom. Med fluor dannes endvidere forbindelserne SF4, S2F10 og SF6. Blandede halogenider kendes også, fx SF5Cl. Med klor danner svovl desuden svovldiklorid, SCl2, der let dissocieres til S2Cl2 og klor. Svovls klorforbindelser er fortrinlige opløsningsmidler for svovl. Eksistensen af svovltetraklorid har været påvist, men det er ekstremt instabilt. Med brom kendes kun S2Br2.

Oxygenholdige forbindelser. Svovldioxid, SO2, kan fremstilles ved forbrænding af svovl og af dihydrogensulfid og ved ristning, dvs. opvarmning med lufttilførsel, af sulfider og disulfider. Det er en farveløs, giftig luftart med stikkende lugt, der let fortættes til en væske med kogepunkt −10 °C. SO2-molekylet er vinklet med en O−S−O-vinkel på 119,5°. Svovldioxid er opløseligt i vand, hvor ligevægten
SO2 + H2O ⇌ H2SO3
indstiller sig. Syren H2SO3 (dihydrogentrioxosulfat, svovlsyrling) kendes ikke i fri tilstand. Ved reaktion med base dannes hydrogensulfitioner, HSO3-, og sulfitioner, SO32-. Kun sulfitter (trioxosulfater) kan isoleres i fast tilstand som salte, fx natriumsulfit, Na2SO3. Forsøg på at isolere hydrogensulfitter fører til salte af ionen S2O52-, fx Na2S2O5.

Gule, orthorombiske krystaller af mineralet svovl omgivet af hvide, trigonale calcitkrystaller; Sicilien, Italien. Den centrale svovlkrystal er 1,5 cm høj. Findes på Geologisk Museum, København.

Gule, orthorombiske krystaller af mineralet svovl omgivet af hvide, trigonale calcitkrystaller; Sicilien, Italien. Den centrale svovlkrystal er 1,5 cm høj. Findes på Geologisk Museum, København.

Svovldioxid kan oxideres videre til svovltrioxid, SO3, der ved stuetemperatur kan findes både i væskeform og i flere forskellige former som fast stof. Oxidationen foregår meget langsomt, medmindre der er en katalysator til stede, fx vanadiumpentaoxid, V2O5, sammen med alkalisulfater. Reaktionen er af fundamental vigtighed for fremstillingen af svovlsyre. I gasform findes svovltrioxid overvejende på monomer form som plane molekyler. Der kendes flere krystallinske former. En af dem indeholder molekyler af sammensætning S3O9 med seksleddede, ikke plane ringe. En anden krystallinsk modifikation indeholder kædeformede molekyler. Om end svovltrioxid reagerer med vand under dannelse af svovlsyre, H2SO4, efter skemaet
SO3 + H2O ⇌ H2SO4,
sker reaktionen så langsomt, at man ved svovlsyreproduktion leder svovltrioxid ned i 98 % svovlsyre, der let opløser svovltrioxid og danner "rygende" svovlsyre, også kaldet oleum. Herfra fås ren, eller 98 %, svovlsyre ved tilsætning af vand. Svovlsyre er opløst i vand en stærk syre, der kan fraspalte en eller to hydrogenioner. Den danner to typer af salte, dels "sure salte", fx af typen natriumhydrogensulfat, NaHSO4, dels "normale" salte, fx af typen kaliumsulfat, eller mere nøjagtigt dikaliumsulfat, K2SO4. I naturen findes en del sulfater som mineraler, fx gips, der er et dihydrat af calciumsulfat, CaSO4∙2H2O.

Ud over svovlsyre findes en række oxosyrer med svovl i lavere formelle oxidationstrin. Et eksempel er thiosvovlsyre, H2S2O3, hvis natriumsalt, natriumthiosulfat, Na2S2O3∙10H2O, er kendt som fiksersalt. Natriumdithionit, Na2S2O4, er et vigtigt reduktionsmiddel.

Oxygen-halogen-forbindelser. Klorsulfonsyre, ClSO3H, er et kraftigt sulfoneringsmiddel, der kan dannes af sulfurylklorid, SO2Cl2, og svovlsyre. Sulfurylklorid anvendes til at trække vand ud af især organiske forbindelser. Thionylklorid, SOCl2, kan bruges til fremstilling af vandfri metalklorider.

Læs mere om svovl i underemnerne herunder.

Referér til denne tekst ved at skrive:
Ole Bostrup, H.J. Styhr Petersen, John Rose-Hansen, Jørgen Tranum-Jensen, Ove W. Dietrich, Svend Erik Rasmussen: svovl i Den Store Danske, Gyldendal. Hentet 14. oktober 2019 fra http://denstoredanske.dk/index.php?sideId=167818