Rikki

Rikki (lat. sulfur, sulphur) on alkuaine, jonka kemiallinen merkki on S, järjestysluku 16 ja IUPACin standardin mukainen atomimassa on [32,509;32,076] amu^[1]. Se on yleinen, mauton ja hajuton, väriltään keltainen epämetalli. Luonnossa rikkiä esiintyy sekä vapaana alkuaineena että erilaisina yhdisteinä. Vapaana alkuaineena rikkiä on tuliperäisten alueiden maaperässä. Toimivasta tulivuoresta purkautuu mm. rikkiä ja rikin yhdisteitä ilmakehään ja maan pinnalle. Suurin osa rikistä on kuitenkin luonnossa erilaisina yhdisteinä. Nämä ovat pääasiassa rikin ja metallin yhdisteitä. Rikkiä saadaan metallinjalostuksen sivutuotteena, kun metalleja erotetaan näistä yhdisteistä. Rikki on tunnettu jo antiikin aikana. Siitä on käytetty suomen kielessä myös vanhahtavaa nimeä tulikivi, sillä se syttyy helposti palamaan, jolloin syntyy pistävän hajuista, ”tulikivenkatkuista” rikkidioksidia, SO₂.

[muokkaa] Kemialliset ominaisuudet

Rikkiä

Alkuainerikkiä esiintyy S—S sidosten (keskimäärin 206 pm) muodostamina ketjuina ja renkaina, tyypillisesti renkaana S₈ (ns. syklo-oktarikki). Renkaiden välillä vaikuttavat van der Waalsin voimat. Muita tunnettuja renkaita ovat S₆, S₁₀, S₁₁, S₁₂, S₁₈ ja S₂₀. Suurin tiheys (2,2 g/cm³) on tuolikonformaatioon kiteytyvällä muodolla S₆. S₈ kiteytyy ortorombisessa (α-rikki, 2,07 g/cm³) ja monokliinisessa (β-rikki, 1,94 g/cm³) muodossa.^[2] Tiheysero johtuu pakkautumisesta. Ortorombinen α-rikki S₈ (tavallinen keltainen rikki) muuntuu kuumennettaessa 368 K (95° C) monokliiniseen β-muotoon, josta se edelleen huoneenlämmössä muuttuu takaisin α-muotoon muutamassa viikossa. Mikäli α-rikkiä kuitenkin kuumennetaan nopeasti, se voidaan sulattaa ilman muuntumista β-muotoon. Yksittäisen renkaan rakenne S₈ on α- ja β-muodoissa sama.

Rikin catena- eli ketjurakenne S_∞ on kierteeltään oikea- tai vasenkätinen.^[2] Polycatenarikki sisältää ketju- ja rengasrakenteita. Huoneenlämmössä 298 K ne muuntuvat lopulta ortorombiseen muotoon.

Rikillä on useita sulamispisteitä sen muodosta riippuen.

[muokkaa] Käyttö

Rikki on tärkeä alkuaine kaikille eliöille, joissa sitä tarvitaan kysteiini ja metioniini aminohapoissa proteiinien osana. Kyseisten aminohappojen väliset sidokset, rikkisillat, mahdollistavat proteiinien sekundaarirakenteen muodostumisen. Myös elektroninsiirtoketjuissa esiintyy rauta-rikki-komplekseja. Kasvi ottaa rikin maasta sulfaatti-ioneina (SO₄²⁻). Rikkiä on maassa yleensä riittävästi kasvin tarpeisiin, mutta lannoitteet kuitenkin sisältävät rikkiä, sillä hivenaineet ovat lannoitteissa sulfaatteina eli rikin yhdisteinä. Rikin puute näkyy kasvissa etenkin nuorten lehtien kellastumisena.

Teollisuudessa rikkiä käytetään esimerkiksi lannoitteisiin, mustaan ruutiin, laksatiiveihin, tulitikkuihin, hyönteis- ja sienimyrkkyihin ja rikkihapon, yleisimmän rikkiyhdisteen, valmistukseen. Kumin raaka-aineeseen, kautsuun, lisätään rikkiä. Tätä kumin valmistusprosessia kutsutaan vulkanoinniksi. Tällöin saadaan kumia, joka kestää hyvin sekä kylmää että kuumaa. Monet lääkkeet, esimerkiksi penisilliini, sisältävät rikkiä. Myös nopeasti kuivuvissa liimoissa on rikkiä.

[muokkaa] Rikin kiertokulku

Rikkiä sitoutuu merenpohjan sedimentteihin ja muuhun kiviainekseen. Esimerkiksi sulfidimineraalit, kuten rikkikiisu, sisältävät rikkiä. Rikkiä vapautuu kiviaineksesta tulivuoren purkauksissa ilmakehään, sekä merenalaisten purkausten ja rapautumisen myötä vesiin. Eliöt käyttävät rikkiä erilaisiin fysiologisiin tarpeisiinsa ja synnyttävät uusia rikkiyhdisteitä. Esimerkiksi eräät bakteerit käyttävät rikkiä hapettimena mädätyksessä, jolloin syntyy mädänneen kananmunan hajuiseksi miellettyä rikkivetyä. Myös ihmisen toimet, kuten öljynjalostus, synnyttävät rikkivetyä. Rikkivety on kaasu, joka päätyy ilmakehään. Yleisin ilmakehän rikkiyhdiste on kuitenkin dimetyylisulfidi ^[3], joka on suurelta osin merten planktonin tuottamaa. Ilmakehässä esiintyy myös yleisenä luonnollisena rikkiyhdisteenä karbonyylisulfidi (COS). Myös fossiilisten polttoaineiden käyttö vapauttaa rikkiyhdisteitä ilmakehään, etenkin rikkidioksidia. Rikkidioksidipäästöt jarruttavat merkittävästi ilmaston lämpenemistä, sillä rikkidioksidi muuntuu yläilmakehässä auringonvaloa heijastaviksi rikkihappohiukkasiksi^[4]. Ilmakehästä rikki palaa takaisin maahan ja vesiin, ja koska esimerkiksi rikkidioksidi reagoi sadeveden kanssa muodostaen happoja, rikin runsas esiintyminen ilmakehässä aiheuttaa maa- ja vesiluonnolle haitallista happamoitumista.

[muokkaa] Lähteet

↑ Michael T. Wieser & Tyler B. Coplen: Atomic Weights of the Elements 2009 (IUPAC technical report). Pure and Applied Chemistry, 2011, 83. vsk, nro 2. IUPAC. Artikkelin verkkoversio Viitattu 15.6.2011. (englanniksi)
↑ ^a ^b Catherine E. Housecroft et al.: Chemistry, 3rd edition. Pearson Education Limited, 2006. ISBN 0 131 27567 4. (englanniksi)
↑ Simpson, David; Winiwarter, Wilfried; Börjesson, Gunnar; Cinderby, Steve; Ferreiro, Antonio; Guenther, Alex; Hewitt, C. Nicholas; Janson, Robert; Khalil, M. Aslam K.; Owen, Susan; Pierce, Tom E.; Puxbaum, Hans; Shearer, Martha; Skiba, Ute; Steinbrecher, Rainer; Tarrasón, Leonor; Öquist, Mats G.: Inventorying emissions from nature in Europe. Journal of Geophysical Research, 1984, nro 104, s. 8113-8152.
↑ Matti Mielonen: Ilmastoa aletaan sorkkia, jos muu ei enää auta. Helsingin Sanomat 9.3.2010, D2