Cân bằng phản ứng H2SO4 + S = H2O + SO2 (và phương trình Na2S + Na2SO3 + H2SO4)

Lưu huỳnh (Sulfur) là một nguyên tố phi kim có ký hiệu hóa học là S và số hiệu nguyên tử 16. Lưu huỳnh là một trong những nguyên tố nhóm oxi (nhóm VIA) và nằm ở chu kỳ thứ 3 của bảng tuần hoàn.

Thông thường nguyên tố lưu huỳnh là một tinh thể màu vàng. Có nhiều dạng thù hình của lưu huỳnh nguyên tố, bao gồm lưu huỳnh trực thoi, lưu huỳnh đơn tà và lưu huỳnh đàn hồi. Lưu huỳnh thường tồn tại ở dạng sunfua, sunfat hoặc chất nguyên tố trong tự nhiên. Lưu huỳnh nguyên tố khó tan trong nước, ít tan trong etanol, và dễ tan trong cacbon disunfua.

Lưu huỳnh là nguyên tố protein quan trọng trong cơ thể con người, có ý nghĩa to lớn đối với hoạt động sống của con người. Lưu huỳnh được sử dụng chủ yếu trong sản xuất phân bón, thuốc súng, chất bôi trơn, chất diệt côn trùng và chất chống nấm.

Lưu huỳnh và lưu huỳnh đioxit sinh ra khi đốt quặng chứa lưu huỳnh kết hợp với nước trong không khí tạo thành axit lưu huỳnh. Axit lưu huỳnh phản ứng với ôxy trong không khí tạo thành axit sunfuric, do đó gây ra mưa axit dạng axit sunfuric.

Đối với cơ thể con người, lưu huỳnh nguyên tố thường không độc và vô hại, trong khi các hợp chất chứa lưu huỳnh khác có thể có độc tính nhất định.

Lưu huỳnh phân bố rộng rãi trong tự nhiên, với hàm lượng 0,048% (theo khối lượng) trong lớp vỏ. Trong tự nhiên, lưu huỳnh tồn tại ở trạng thái tự do và trạng thái hóa học. Lưu huỳnh nguyên tố chủ yếu tồn tại ở khu vực xung quanh núi lửa.

Lưu huỳnh ở trạng thái hóa học phần lớn là khoáng chất, có thể chia thành mỏ sunfua và mỏ sunfat. Các khoáng chất sunfua bao gồm pyrit (FeS2), chalcopyrit (CuFeS2), galena (PbS), sphalerit (ZnS), v.v. Các mỏ sulfat bao gồm thạch cao (CaSO4 · 2H2O), muối Glauber (Na2SO4 · 10H2O), barit (BaSO4), celestite (SrSO4), alumit [(AlO) 2SO4 · 9H2O], alumit [K2SO4 · Al2 (SO4)) 3 · 24H2O ],…

Lưu huỳnh có 25 đồng vị, bốn trong số đó là bền: 32S (95,02%), 33S (0,75%), 34S (4,21%) và 36S (0,02%). Ngoại trừ 35S, các đồng vị phóng xạ khác có chu kỳ bán rã ngắn. Sulfur-35 là do tia vũ trụ bắn ra argon-40 trong không khí, và chu kỳ bán rã của nó là 87,48 ngày.

Lưu huỳnh nguyên chất là chất rắn màu vàng nhạt, kết cấu mềm và nhẹ, bột có mùi hôi. Lưu huỳnh không hòa tan trong nước nhưng hòa tan trong cacbon đisulfua. Tinh thể lưu huỳnh kết tủa trong toluen.

Lưu huỳnh vô định hình chủ yếu là lưu huỳnh đàn hồi, thu được bằng cách đổ lưu huỳnh nóng chảy nhanh chóng vào nước đá. Lưu huỳnh kết tinh có thể hòa tan trong các dung môi hữu cơ như cacbon disunfua (trong khi lưu huỳnh đàn hồi chỉ có thể hòa tan một phần), cacbon tetraclorua, toluen và benzen.

Ngoài hóa trị 0, có 3 hóa trị phổ biến, đó là hóa trị -2 (hydro sulfit), +4 (natri sulfit) và +6 (axit sulfuric); và hóa trị +2 (natri fomanđehit sulfoxylat) không phổ biến. Năng lượng ion hóa thứ nhất là 10,360eV.

Lưu huỳnh kết tinh không hòa tan trong nước, ít hòa tan trong etanol và ete, và hòa tan trong cacbon đisulfua, cacbon tetraclorua, toluen và benzen. Nó có thể chuyển hóa thành lưu huỳnh tinh thể (lưu huỳnh trực giao), là dạng lưu huỳnh duy nhất ổn định ở nhiệt độ phòng.

Phương trình hóa học:

H2 + S → H2S
S + 2H2SO4 đặc → 3SO2 + 2H2O (t0)
2Na + S → Na2S
S + O2 → SO2 (t0)
2Na2S + Na2SO3 + 3H2SO4 → 3S + 3Na2SO4 + 3H2O