Budowa

Siarka należy do 16 gr układu okresowego posiada 16 elektronów z czego 6 walencyjnych. Jedną ze struktur krystalicznych, występującą najczęściej przedstawiono poniżej (Rys 1):

Rys 1. Struktura siarki.

Wartości charakterystyczne dla atomów zawiera Tabela 1.

Promień atomowy

109pm

Promień jonowy

37 pm

Promień kowalencyjny

102 pm

Objętość atomowa

15.5 cm3/mol

Układ krystalograficzny

rombowy

Tabela 1.

Własności fizyczne:

  • niemetal
  • ciało stałe
  • barwa żółta
  • bez smaku i zapachu
  • najważniejsze odmiany alotropowe to siarka rombowa i jednoskośna
  • pary siarki są cząsteczkami wieloatomowymi
  • nie rozpuszcza się w wodzie
  • rozpuszcza się w dwusiarczku węgla SC2 i w toulenie

Odmiana alotropowa siarki rombowa jest najtrwalsza. Jej ogrzanie do temperatury 96°C powoduje przekształcenie się w inna formę krystaliczną - siarkę jednoskośną. Istnieje ona jedynie do temperatury 119°C,

a następnie topi się. Szybkie schłodzenie siarki w tej postaci powoduje powstanie tzw. siarki plastycznej (miękka, plastyczna masa).

Inne własności fizyczne przedstawiono w Tabeli 2:

Liczba atomowa

16

Masa atomowa

32,06

Temperatura topnienia

112,8°C (siarka rombowa)

119,0°C (siarka jednoskośna)

Temperatura wrzenia

444,6°C

Gęstość względna

2,07 (20°C) (siarka rombowa)

1,957 (20°C) (siarka jednoskośna)

Gęstość (293 K)

2.07 g/cm3

Elektroujemność według Paulinga)

2.58

I energia jonizacji

1000 kJ/mol

II energia jonizacji

2251 kJ/mol

III energia jonizacji

3361 kJ/mol

Przewodność elektryczna

1* 105 1/(m*)

Tabela 2. Własności fizyczne siarki

Właściwości chemiczne

  • ulega reakcji z wodorem z utworzeniem siarkowodoru H2S
  • tworzy halogenki z fluorowcami, np. SF4, SCl4, S2Cl2, SBr4 i S2Br2
  • łączy się z tlenem tworząc tlenek siarki (IV) SO2
  • reaguje z jonami cyjankowymi CN- z utworzeniem jonów tiocyjanianowych SCN-

Niektóre właściwości chemiczne podano w Tabeli 3.

Konfiguracja elektronowa

1s22s22p63s23p4

Stopnie utlenienia

-2, +2, +4, +6

Tabela 3. Właściwości chemiczne siarki

Występowanie

Siarka jest pierwiastkiem często spotykanym we wszechświecie: zajmuje 10 miejsce pod tym względem.

W skorupie ziemskiej stanowi 0,5%. Występuje w postaci niezwiązanej, wydobywa się ja np. w okolicach Tarnobrzega, lub jako minerały: piryt FeS2, blenda cynkowa ZnS, galena PbsS, gips CaSO4 * H2O, anchydryt CaSO4 oraz baryt BaSO4. Można ją wydobywać także razem z ropą naftową.

Zastosowanie

  • jako surowiec do produkcji kwasu siarkowego (VI)
  • do wulkanizacji kauczuku
  • w przemyśle barwnikowym
  • w przemyśle farmaceutycznym
  • w przemyśle tworzyw sztucznych
  • w przemyśle środków ochrony roślin
  • w przemyśle zapałczanym
  • w metalurgii
  • w produkcji jedwabiu sztucznego
  • w petrochemii
  • w lecznictwie

Związki siarki

Siarkowodór H2S

Własności fizyczne

  • gaz
  • zapach zgniłych jaj
  • trujący
  • rozpuszczalny w wodzie

Właściwości chemiczne

  • tworzy kwas siarkowodorowy w reakcji z wodą
  • wykazuje słabe właściwości kwasowe
  • ulega dysocjacji elektrolitycznej:

H2S ↔ H+ + HS-

HS- ↔ H+ + S2-

  • reaguje z zasadami z utworzeniem siarczków i wodorosiarczków:

2NaOH + H2S → Na2S + 2H2O

NaOH + H2S → NaHS + H2O

  • spala się do tlenku siarki (IV):

tlenek siarki (IV), SO2

Własności fizyczne

  • trujący
  • bezbarwny gaz
  • ostry zapach
  • rozpuszcza się w wodzie i innych rozpuszczalnikach również organicznych
  • stanowi rozpuszczalnik dla wielu substancji
  • temperatura skraplania -10,1°C

Właściwości chemiczne

  • w reakcji z wodą tworzy kwas siarkowy (IV) H2SO3

SO2 + H2O = H2SO3

  • ulega redukcji do siarki lub siarkowodoru
  • może utleniać się do tlenku siarki (VI) SO3

Otrzymywanie

W przemyśle można go otrzymać spalając siarkę, prażąc siarczki metali ciężkich lub rozkład termiczny siarczanów (z koksem).

Zastosowanie

  • jako surowiec w produkcji kwasu siarkowego
  • jako środek bielący
  • jako dezynfekujący
  • jako konserwujący
  • jako owadobójczy
  • w chłodnictwie (jako ciecz)

Tlenek siarki (VI), SO3

Własności fizyczne

  • lotna ciecz
  • temperatura krzepnięcia 18,9°C
  • temperatura wrzenia 44,8°C
  • w stanie stałym i bez obecności wody tworzy odmianę γ (odmiana pierścienia - (SO3)3)
  • w stanie stałym i przy wilgoci występuję w odmianach łańcuchowych α i β

Właściwości chemiczne

  • jest reaktywny
  • silny utleniacz
  • gwałtownie reaguje z wodą, czemu towarzyszy wydzielenie się ciepła i utworzenie H2SO4
  • jest składnikiem oleum, czyli SO3 rozpuszczonego w H2SO4
  • w reakcji z tlenkami metali czy wodorotlenkami tworzy siarczany (VI):

H2SO4 +2NaOH → Na2SO4 + H2O

Otrzymywanie

Otrzymywany jest przez utlenianie SO2 w obecności katalizatora:

Zastosowanie

do sulfonowania związków organicznych

Kwas siarkowy (VI) służy do otrzymywania innych kwasów, np. kwasu solnego i kwasu

azotowego (V):

2NaCl + H2SO4 =Na2SO4 + 2HCl

2NaNO3 + H2SO4 = Na2SO4 + 2HNO3

Istnieją również inne, mniej popularne i mające mniejsze znaczenie, tlenki siarki:

  • S2O
  • SO
  • S2O3
  • SO4
  • S2O7

Tlenki siarki występują w powietrzu jako zanieczyszczenia, przyczyniają się one do kwaśnych deszczów.