Rikki on epämetallinen alkuaine, jonka kemiallinen merkki on S ja järjestysluku 16. Puhdas rikki on keltaista kidemäistä ainetta, joka tunnetaan myös nimellä rikki tai keltainen rikki. Alkuainerikki ei liukene veteen, liukenee hieman etanoliin ja liukenee helposti hiilidisulfidiin (CS).2.
1. Fysikaaliset ominaisuudet
- Rikki on tyypillisesti vaaleankeltainen kide, hajuton ja mauton.
- Rikillä on monia allotrooppeja, jotka kaikki koostuvat S:stä8syklisiä molekyylejä. Yleisimpiä ovat ortorombirikki (tunnetaan myös rombirikkinä, α-rikkinä) ja monokliininen rikki (tunnetaan myös β-rikkinä).
- Ortorombinen rikki on stabiili rikin muoto, ja noin 100 °C:seen kuumennettaessa se voidaan jäähdyttää monokliinisen rikin saamiseksi. Muutoslämpötila ortorombisen rikin ja monokliinisen rikin välillä on 95,6 °C. Ortorombinen rikki on ainoa stabiili rikin muoto huoneenlämmössä. Sen puhdas muoto on kellanvihreä (markkinoilla myytävä rikki näyttää keltaisemmalta sykloheptarikin pienten määrien vuoksi). Ortorombinen rikki on itse asiassa veteen liukenematonta, sillä on huono lämmönjohtavuus ja se on hyvä sähköeriste.
- Monokliininen rikki on lukemattomia neulamaisia kiteitä, jotka jäävät jäljelle rikin sulattamisen ja ylimääräisen nesteen kaatamisen jälkeen. Monokliininen rikki ja ortorombinen rikki ovat alkuainerikin variantteja eri lämpötiloissa. Monokliininen rikki on stabiilia vain yli 95,6 ℃:n lämpötilassa, ja yli 95,6 ℃:n lämpötilassa se muuttuu hitaasti ortorombiseksi rikiksi. Ortorombisen rikin sulamispiste on 112,8 ℃ ja monokliinisen rikin 119 ℃. Molemmat liukenevat erittäin hyvin CS:iin.2.
- On myös olemassa elastista rikkiä. Elastinen rikki on tummankeltainen, elastinen kiinteä aine, joka liukenee hiilidisulfidiin huonommin kuin muut rikin allotroopit. Se ei liukene veteen ja liukenee hieman alkoholiin. Jos sula rikki kaadetaan nopeasti kylmään veteen, pitkäketjuinen rikki on kiinteää, venyvää elastista rikkiä. Se kuitenkin kovettuu ajan myötä ja muuttuu monokliiniseksi rikiksi.
2. Kemialliset ominaisuudet
- Rikki voi palaa ilmassa ja reagoida hapen kanssa muodostaen rikkidioksidia (SO₂) kaasua.
- Rikki reagoi kaikkien halogeenien kanssa kuumennettaessa. Se palaa fluorissa muodostaen rikkiheksafluoridia. Nestemäinen rikki kloorin kanssa muodostaen voimakkaasti ärsyttävää disulfurikkidikloridia (S2Cl2). Punaista rikkidikloridia (SCl) sisältävä tasapainoseos voi muodostua, kun klooria on ylimäärin ja katalyytin, kuten FeCl3tai SnI4,käytetään.
- Rikki voi reagoida kuuman kaliumhydroksidiliuoksen (KOH) kanssa muodostaen kaliumsulfidia ja kaliumtiosulfaattia.
- Rikki ei reagoi veden ja ei-hapettavien happojen kanssa. Rikki reagoi kuuman typpihapon ja väkevän rikkihapon kanssa ja voi hapettua rikkihapoksi ja rikkidioksidiksi.
3. Sovelluskenttä
- Teollinen käyttö
Rikin pääasialliset käyttötarkoitukset ovat rikkiyhdisteiden, kuten rikkihapon, sulfiittien, tiosulfaattien, osyanaattien, rikkidioksidin, hiilidisulfidin, disulfuridikloridin, trikloorisulfonoidun fosforin, fosforisulfidin ja metallisulfidien, tuotanto. Yli 80 % maailman vuosittaisesta rikinkulutuksesta käytetään rikkihapon tuotantoon. Rikkiä käytetään myös laajasti vulkanoidun kumin tuotannossa. Kun raakakumi vulkanoidaan vulkanoiduksi kumiksi, se saavuttaa suuren elastisuuden, lämmönkestävyyden, vetolujuuden ja liukenemattomuuden orgaanisiin liuottimiin. Useimmat kumituotteet on valmistettu vulkanoidusta kumista, jota valmistetaan saattamalla raakakumi reagoimaan kiihdyttimien kanssa tietyissä lämpötiloissa ja paineissa. Rikkiä tarvitaan myös mustan ruutin ja tulitikkujen tuotannossa, ja se on yksi ilotulitteiden tärkeimmistä raaka-aineista. Lisäksi rikkiä voidaan käyttää rikitettyjen väriaineiden ja pigmenttien tuotannossa. Esimerkiksi kaoliinin, hiilen, rikin, piimaan tai kvartsijauheen seoksen kalsinoiminen voi tuottaa sinistä pigmenttiä, jota kutsutaan ultramariiniksi. Myös valkaisuaineteollisuus ja lääketeollisuus kuluttavat osan rikistä.
- Lääketieteellinen käyttö
Rikki on yksi monien ihosairauksien lääkkeiden ainesosista. Esimerkiksi tung-öljyä kuumennetaan rikkin kanssa, jotta se sulfonoituu rikkihapolla, ja sitten neutraloidaan ammoniakkivedellä, jolloin saadaan sulfonoitua tung-öljyä. Siitä valmistetulla 10-prosenttisella voiteella on tulehdusta estäviä ja ihoa avaavia vaikutuksia, ja sitä voidaan käyttää erilaisten ihotulehdusten ja turvotusten hoitoon.
Julkaisun aika: 09.12.2024