16 S Svovel
Atommasse:
32,06
Fase (ved 25 °C):
Fast
Smeltepunkt:
115 °C / 388 K
Kokepunkt:
445 °C / 718 K
Vis flere fakta
Gruppe:
16
Periode:
3
Blokk:
p
Elektronkonfigurasjon:
[Ne]3s<sup>2</sup>3p<sup>4</sup>
Elektronegativitet:
2,58
Tetthet (ved 25 °C):
2,07 g/cm³
Vis færre fakta
Foto: Øystein Foss, UiO

Svovel

Svovel finnes i flere forskjellige former eller polymorfer/allotroper. I disse danner svovelpolymerer svovel-ringer og/eller kjeder. Ved vanlig trykk og temperatur krystalliserer svovel i strukturer hvor S8-ringer dominerer, men det finnes polymorfer med S7-, S12- og S14-ringer også. Svovelet er i den stabile formen et sitrongult ikke-metall.

Svovel er viktig på jorda men også andre steder i universet. Det finnes store avsetninger på månen. Overflaten til en av Jupiters måner, Io, er dekket med svovel. Aktive vulkaner forsetter å spy ut svovel. Kanskje det lever svovelspisende bakterier der? Slike finnes i svovelrike omgivelser på jorden. Kanskje svovel var et nødvendig grunnstoff for utviklingen av livet på jorden? Eksperimenter som skal simulere forholdene på jorden når liv oppstod viser at hydrogensulfid, ammoniakk og enkle karbonholdige molekyler som formaldehyd gir en rekke aminosyrer. Disse er livets byggesteiner.

Anvendelser

Svovelsyre, verdens mest produserte kjemikalie, produseres i store fabrikker
Foto: Fleck Chemical Industries

Svovel benyttes i all hovedsak til fremstilling av svovelsyre. Svovelsyre er det kjemikaliet som produseres i størst kvanta i verden. Det benyttes i et utall av kjemiske prosesser. De viktigste er i produksjonen av fosfat-kunstgjødsel, til fjerning av rust fra jern og stål, i fremstilling av metaller og i oljeraffinering.

I tillegg benyttes store mengder svovel i bildekk. Svovel i gummi gir hard og slitesterk vulkanisert gummi. Naturgummi er myk.

Årlig produksjon av svovel er rundt 50 millioner tonn pr år.

Svovel og svovelforbindelser benyttes også i en rekke andre sammenhenger. Disse er kort oppsummert her.

  • Svovel benyttes i fyrstikker, maling, fargestoffer, medisin og plantvernmidler.
  • SO2 og sulfitter benyttes for å øke holdbarheten til mat. SO2 dreper bakterier og brukes også for å unngå oksidering av frukt.
  • Sulfitt tilsettes ofte vin rett før den tappes i flasker – dette stopper fermeteringen og man kan finne så mye som 350 mg SO2 i en flaske. Det meste reagerer med vinen og forsvinner, men stoffet kan gi usmak i for ung vin.
  • Svovel er til stede i syntetiske søtningsmidler som sakkarin og syklamat.
  • Methyltiol benyttes i produksjonen av pestisider.
  • Sennepsgass ble brukt i kjemisk krigsføring i første verdenskrig; bis-(2-kloretyl)sulfid.

I kroppen

Alle levende vesener trenger svovel. Aminosyrene metionin og cystein inneholder begge svovel. Disse brukes i mange polypeptider, proteiner og enzymer. Det siste molekylet benyttes til å lage svovel-svovel bindinger mellom peptidkjeder som er viktige for eksempel i proteinet keratin som er en hovedbestanddel i hår og negler. Sterke kovalente S-S bindinger mellom peptidkjedene gir ekstra styrke. Også vitamin B1, tiamin, inneholder svovel.

Aminosyren metionin inneholder svovel (markert i gult).

Aminosyrer komplekserer og binder metaller i proteinene. Et ekstremt eksempel er metallothionein, et uvanlig lite protein med 30 aminsyrer hvorav åtte er cystein. Hvert metallothionein kan binde og uskadeliggjøre inntil tre Cd2+-ioner som måtte ha kommet seg inn i kroppen. Dermed begrenser denne aminosyren giftvirkningen til kadmium.

En gjennomsnittlig person får i seg rundt 900 milligram svovel per dag, hovedsakelig fra proteiner.

Metallothionein som har fanget inn tre Cd2+ ioner
Illustrasjon: Carl Henrik Gørbitz

Dårlig ånde skyldes ofte svovelmolekyler. Hydrogensulfid, H2S, dimetylsulfid, (CH3)2S, og matantiol, CH3SH, er de tre ”musk”etere. Selv svært små mengder av disse gassene kan vi detektere med vår følsomme nese. 5 mikrogram i en liter luft er nok for hydrogensulfid (lukten av råtne egg), enda mindre for dimetylsulfid, og aller minst for metantiol som regnes som verdens verste lukt. Her er 0,02 mikrogram nok! Alle disse gassene dannes av bakterier som bryter ned cysteine og methionine i mat.

Svovel har i nært 3000 år blitt brukt som avføringsmiddel og til å behandle kviser og skabb. Svovel benyttes ikke som sådan i dag, men svovelatomer finnes i en rekke av dagens medisiner, som f.eks. penicillin.

I miljøet

Sur nedbør har ført til laksedød i Norge og andre land
Foto: Bjørn Olav Rosseland, NIVA/UMB

Svovel går som nitrogen i ett uendelig kretsløp mellom jordsmonnet, atmosfæren og havet. Svovel absorberes og slippes ut av alle verdens levende skapninger. Således er det mange svovel-inneholdende forbindelser i lufta. Vanligst er karbonoksygensulfid, COS. Mens denne gassen hovedsaklig dannes fra sopp, så dannes det andre vanlige molekylet SO2 fra flere forskjellige kilder. Lang tids bruk av fossilt brensel ga store mengder av denne gassen som så i neste omgang ble vasket ut av lufta. Nedfallet forsuret norske innsjøer betraktelig over flere tiår. I dag renses fossilt brensel, olje og diesel før bruk. SO2 dannes også f.eks. i vulkaner. 300 millioner tonn SO2 sendes ut hvert år. Omtrent halvparten av dette skyldes menneskelig aktivitet.

Andre gasser i atmosfæren er hydrogensulfid, karbondisulfid og dimetylsulfid som dannes fra sopp og i havet. Men disse finner vi kun i små konsentrasjoner.

Likplanten

Titan-arumliljen kun blomstrer hvert fjerde år. Utseendemessig er den tiltrekkende, men den produserer en forferdelig lukt, iallfall for menneskets nese. Lukta tiltrekker nemlig en bie som er nødvendig for pollineringen. Lukta kommer fra dimetyldisulfid og dimetyltrisulfid. Det kan lukte som rotten fisk. I Indonesia kalles planten ”likplanten”.

Verdens verste lukt

CH3SH, verdens verste lukt

 

Det finnes offisielle standarder for akseptable nivåer av vonde lukter. Metantiol leder lista. Lukten dannes når proteiner i kroppen brytes ned av bakterier. Du kjenner lukta godt når andre har spist hvitløk. Vi kan kjenne molekylet selv om det bare er noen få per milliarer av andre gassmolekyler. Merkelig nok kjenner vi ikke gassen når den kommer fra oss selv. Dårlig ånde skyldes flere molekyler, blant annet hydrogensulfid og dimetylsulfid, men den største banditten er altså metantiol. Lukta dannes også når vi kombinerer uvaska sokker og ikke-ventilerte sko. Her blir forholdene basiske. Putt in såler av aktivt kull. Karbonet absoberer de få molekylene som frigis. Da methantiol lakk fra en bedrift som lager insektsmidler i Waltham Abbey, England, så fyltes sykehuset av lokalbefolkningen som ble så syke av lukta at de trodde de var forgiftet av et dødelig stoff. Stoffet produseres imidlertid også naturlig i våre omgivelser av bakterier; strandsonen til en av Edinburgs forsteder er i så måte berømt: De har en fantastisk utsikt men ikke så sjelden kommer metantiol-lukta sigende.

Navn

Navnet er utviklet fra den latinsk betegnelsen sulfurium som ble benyttet av Plinius den eldre. Siden svovel har vært kjent svært lenge finnes det egne ord for grunnstoffet i mange språk. På engelsk ble svovel lenge kalt brimstone.

Historie

Svovel er det eldste kjente grunnstoffet.Kineserne brukte dette til krutt allerede for 2500 år siden. Romerne drev gruvedrift på svovel og benyttet dette i fyrstikker og til bleking av klær.

Pastor Ole Hallesby fikk i Norge tilnavnet 'Den siste svovelpredikant'
Foto: amen.nu

Svovel har dessuten blitt brukt i krigersk henseende gjennom alle år. Svovel kan være en av komponentene i Greek fire, væsken som det bysantinske imperiet brukte med stor suksess i hundrevis av år. Denne væsken ble skutt ut av krigsskip og fikk selv havet til å brenne.

Antoine Lavoisier mente at svovel var et grunnstoff, men dette ble feilaktig tilbakevist av Humprey Davy i 1808 som fant at hans prøve inneholdt hydrogen. Guy-Lussac og Thernard viste imidlertid året etter at Davy hadde tatt feil. Han hadde brukt en uren prøve.

Det har ikke så mye med grunnstoffet svovel å gjøre og heller ikke med kjemi - men: Pastor Hallesby var på 50-tallet berømt for sine svovelprekener hvor han lovte pine (brenne i helvete) ved livets slutt for tvilerne. Denne metaforen er tatt fra bibelen, men henspiller mer på lukten av H2S enn på lukten av svovel som lukter lite.

Forekomst

Store mengder svovel produseres som et biprodukt fra oljeindustrien.
Copyright: Sibylle Allgaier.

Svovel finnes både gedigent (som rent svovel) og i mange mineraler. Rent svovel finner man ved varme kilder og ved vulkaner. I tillegg kan man finne rent svovel nede i jorden. Man tror dette er laget ved bakteriell nedbrytning av sulfater. Slikt svovel som man finner syd i USA og i Mexico, samt i Russland og Polen skylles ut ved at man pumper vann ved 125 oC gjennom borehull ned i svovelet. Svovelet smelter og presses opp ved hjelp av pressluft.

I dag utvinnes en stor det av det svovelet som produseres i oljeraffinerier og som biprodukt ved naturgassproduksjonen. Svovel finnes i fossilt brensel siden dette er dannet av plante- og dyrerester: Olje kan inneholde flere prosent svovel. Går man tilbake i tid så var olje og bensin en hovedkilde til sur nedbør. Svovel i bensin ble omdannet til SO2 og SO3, som i neste omgang med vann/fuktighet dannet svovelsyrling (H2SO3) og svovelsyre (H2SO4)og dermed sur nedbør. I dag renses olje og bensin for svovel.

Svært mange grunnstoffer danner stabile sulfidiske mineraler og svovel er etter silisum og oksygen det vanligste grunnstoffet i mineraler. Jern danner pyritt. Andre viktige svovel-kilder er chalkopyritt, bornitt, pentlanditt og milleritt. Alle disse er i all hovedsak sulfider av kobber, jern og nikkel. Svovel finnes også som sulfater. Her er gips et eksempel.

Pyritt, FeS2, fra Skuterud.
Foto: Per Aas, Naturhistorisk museum, UiO.

 

Jordens indre jernkjerne inneholder rundt 5 % svovel tror man.

Pyritt (svovelkis) er altså et jernsulfid (FeS2), og større masser opptrer mange steder i den norske fjellkjedens metamorfe bergarter og var tidligere grunnlaget for vår viktigste bergverksdrift. Sammen med pyritten opptrer vekslende mengder chalcopyritt (kobberkis), sfaleritt (sinkblende) og til dels galenitt (blyglans). Den norske produksjonen av pyritt hadde sin glanstid fra omkring 1900 til 1960-årene, men markedene forsvant frem mot 1990-årene.

Noen av de største norske forekomstene av pyritt er Løkken i Meldalen, Joma, Gjersvik og Skorovatn i Grong, Sulitjelma, og Bjørkåsen i Ballangen. I flere tilfeller produserte anleggene også betydelige mengder kobber og sink. En del av Norges kjemiske industri ble bygget opp omkring pyritt-utvinningen. Orkla Borregaard A/S i Sarpsborg produserte svovelsyre basert på pyritt fra Tverrfjellet gruver på Hjerkinn.

Kjemien

Svovel smelter ved 119 oC. S8-ringene åpnes da og åtteatomige kjeder dannes. Disse kjedene er med andre ord korte og svovelet flyter lett ved disse temperaturer. Videre oppvarming fører til at svovelkjedene blir lengre og de vikler seg inn i hverandre; de polymeriserer. Ved 160 oC blir svovel derfor tyktflytende eller plastisk. Svovelet er her mørkt rødt. Man kan holde beholderen opp ned uten at svovel-væsken siger ut; den er nemlig svært viskøs. Denne reaksjonen er det ikke lett å reversere, så ved avkjøling forblir svovelet plastisk og meget viskøst. Varmer man svovelet videre brytes kjedene og væsken blir mindre viskøs.