Czytaj więcej"/> Drukuj
P - S - Cl
 
O
S
Se  
 
 
Siarka -

Dane ogólne
Nazwa, symbol, l.a.*Siarka, S, 16
Własności metaliczneniemetal
Grupa, okres, blok16 , 3, p
Gęstość, twardość1960 kg/m3, 2
Kolorjasnożółty
Własności atomowe
Masa atomowa32,065 u
Promień atomowy (obl.)100 (88) pm
Promień kowalencyjny102 pm
Promień van der Waalsa180 pm
Konfiguracja elektronowahref="Neon_(pierwiastek).html" title="Neon (pierwiastek)" >Ne3s23p4
e- na poziom energetyczny2, 8, 6
Stopień utlenienia ±2, 4, 6
Własności kwasowe tlenkówsilnie kwaśne
Struktura krystalicznaodmiany: rombowa,
lub jednoskośna,
lub plastyczna
Własności fizyczne
Stan skupieniastały
Temperatura topnienia388,36 K
(115,21 °C)
Temperatura wrzenia717,87 K
(444,72 °C)
Objętość molowa15,53×10-3 m3/mol
Ciepło parowaniabd
Ciepło topnienia1,7175 kJ/mol
Ciśnienie pary nasyconej2,65×10-20 Pa
(388 K)
Prędkość dźwiękubd
Pozostałe dane
Elektroujemność2,58 (Pauling)
2,44 (Allred)
Ciepło właściwe710 J/
Przewodność właściwa5,0×10-16 S/m
Przewodność cieplna0,269 W/
I Potencjał jonizacyjny999,6 kJ/mol
II Potencjał jonizacyjny2252 kJ/mol
III Potencjał jonizacyjny3357 kJ/mol
IV Potencjał jonizacyjny4556 kJ/mol
V Potencjał jonizacyjny7004,3 kJ/mol
VI Potencjał jonizacyjny8495,8 kJ/mol
Najbardziej stabilne izotopy*
izotopwyst.o.p.r.s.r.e.r. MeVp.r.
32S 95,02% stabilny izotop z 16 neutronami
33S 0,75% stabilny izotop z 17 neutronami
34S 4,21% stabilny izotop z 18 neutronami
35S {syn.} 87,32 dni β- 0,167 35Cl
36S 0,02% stabilny izotop z 20 neutronami
Tam, gdzie nie jest zaznaczone inaczej,
użyte są jednostki SI i warunki normalne.
*Wyjaśnienie skrótów:
l.a.=liczba atomowa
wyst.=występowanie w przyrodzie,
o.p.r.=okres połowicznego rozpadu,
s.r.=sposób rozpadu,
e.r.=energia rozpadu,
p.r.=produkt rozpadu

Chemia > Pierwiastek chemiczny > H - He - Li - Be - B - C - N - O - F - Ne - Na - Mg - Al - Si - P - S - Cl - Ar - K - Ca - Sc - Ti - V - Cr - Mn - Fe - Co - Ni - Cu - Zn - Ga - Ge - As - Se - Br - Kr - Rb - Sr - Y - Zr - Nb - Mo - Tc - Ru - Rh - Pd - Ag - Cd - In - Sn - Sb - Te - I - Xe - Cs - Ba - La - Ce - Pr - Nd - Pm - Sm - Eu - Gd - Tb - Dy - Ho - Er - Tm - Yb - Lu - Hf - Ta - W - Re - Os - Ir - Pt - Au - Hg - Tl - Pb - Bi - Po - At - Rn - Fr - Ra - Ac - Th - Pa - U - Np - Pu - Am - Cm - Bk - Cf - Es - Fm - Md - No - Lr - Rf - Db - Sg - Bh - Hs - Mt - Ds - Rg - Uub - Uut - Uuq - Uup - Uuh - Uus - Uuo


Siarka (S, łac. sulphur) to niemetal należący do szóstej grupy głównej. Izotopy stabilne siarki to 32S, 33S, 34S i 36S.
Siarka jest niezbędna do życia. Wchodzi w skład dwóch aminokwasów kodowanych - metioniny i cysteiny oraz wielu innych biologicznie ważnych związków np. witamin.
Ważniejsze związki siarki to kwas siarkowy , kwas siarkowy , siarkowodór oraz ich sole (odpowiednio siarczany i siarczyny, siarczki), tlenek siarki (IV) (dwutlenek siarki) i tlenek siarki (VI) (trójtlenek siarki). Znane są również tlenki siarki S2O(I) , SO(II) i nadtlenek siarki SO4(VI).
Siarka występuje zarówno w stanie rodzimym (m.in. duże złoża w Polsce), jak i w postaci wielu minerałów. Są to zarówno siarczki jak i siarczany: Ponadto siarkę oraz jej związki pozyskuje się w dużych ilościach podczas oczyszczania węgla kamiennego przed spalaniem, oraz podczas oczyszczania szeregu spalin przemysłowych.
1.1. Zastosowanie siarki
Siarka i jej związki są nader cennymi surowcami do otrzymywania kwasu siarkowego, podstawowego produktu przemysłu chemicznego, a także do produkcji dwusiarczku węgla. Większość siarki zużywana jest do produkcji kwasu siarkowego. Dużych ilości siarki używa się w procesie wulkanizacji, w którym kauczuk zmienia się na gumę. Naturalny kauczuk przez traktowanie siarką traci swą lepkość i staje się elastyczny. Proces wulkanizacji przebiega w temperaturze 100 – 150oC. Zależnie od procentowej zawartości siarki otrzymuje się gumę miękką lub zupełnie twardą. Ze względu na niski punkt zapłonu, siarka stosowana jest do wyrobu czarnego prochu i ogni sztucznych. W medycynie stosowana jest siarka koloidalna przy chorobach skórnych. Służy również jako środek do zwalczania pasożytów roślinnych. Trochę siarki używa się do produkcji leków, pestycydów, zapałek i papieru. Trochę zużywa się do produkcji specjalnego betonu, zwanego betonem siarkowym. Beton siarkowy, w przeciwieństwie do zwykłego betonu, nie ulega działaniu kwasów. W fabrykach, w których może nastąpić rozlanie kwasu, ściany i podłogi wykonane są z tego rodzaju betonu.
1.2. Występowanie siarki
W stanie rodzimym występują jej bogate złoża w Polsce koło Tarnobrzega, na Sycylii, w Luizjanie i Texasie (USA), w Japonii, w Turkmenistanie i Uzbekistanie. Poza tym siarka jest składnikiem licznych związków, siarczków i siarczanów, z których najpospolitsze to:
Pirotyn – FeS

Piryt – FeS2

Blenda cynkowa – ZnS

Galena – CuFeS2

Gips – CaSO4 * 2H2O

Celestyn – SrSO4

Baryt – BaSO4

Astrachanit – Na2SO4 * MgSO4 * 4H2O

Langbeinit – K2SO4 * 2MgSO4

Polyhalit – K2SO4 * MgSO4 * 2CaSO4


1.3. Kilka słów o wydobyciu
Siarkę otrzymuje się z dwóch głównych źródeł: Większość siarki pochodzi z ogromnych podziemnych złóż. Pewna ilość siarki zawarta jest w ropie naftowej i gazie ziemnym(ropa naftowa i gaz ziemny wydobywane w niektórych rejonach zawierają spore ilości siarki. W trakcie spalania tych paliw powstaje dwutlenek siarki. Powoduje on skażenie powietrza i kwaśne deszcze. Dlatego też, zanim paliwa te zostaną użyte, produkujące je koncerny naftowe są zmuszone do usuwania z nich siarki). Siarkę występującą w stanie rodzimym wytapia się przegrzaną parą wodną pod ziemią i wydobywa na powierzchnie za pomocą sprężonego powietrza. Źródłem siarki są również jej związki zawarte w gazach przemysłowych, jak na przykład siarkowodór występujący w gazie świetlnym. W celu związania siarkowodoru przepuszcza się surowy gaz z pieców koksowniczych przez odpowiednie oczyszczalniki. Siarkowodór odpadkowy z innych przemysłowych procesów przepuszcza się w celu utlenienia go do wolnej siarki nad katalizatorem, przy czym ulega on częściowemu spaleniu, także dwutlenek siarki utlenia siarkowodór do wolnej siarki. W końcu należy zwrócić uwagę na ważną przemysłowo metodę otrzymywania wolnej siarki przez redukcję dwutlenku siarki za pomocą tlenku węgla. W Polsce spotykamy niewielkie złoża pirytów w Górach Świętokrzyskich i na Górnym Śląsku, natomiast bogate są złoża gipsu i anhydrytu na Dolnym Śląsku i w Kieleckiem. Zawartość siarki w węglu kamiennym dochodząca do kilku procent stanowi również źródło tego pierwiastka, którego pełne wyzyskanie z gazów spalinowych staje się konieczne. Małe ilości siarki wchodzą w skład niektórych rodzajów białek zwierzęcych.
2. Fizyczno – chemiczne właściwości siarki i jej związków, oraz ich zastosowanie
2.1. Alotropia i fizyczne właściwości siarki
Siarka jest pierwiastkiem występującym w kilku odmianach alotropowych. Dwie jej podstawowe odmiany stanowią siarka rombowa i jednoskośna. Poza tym znana jest nietrwała odmiana – siarka perłowa oraz siarka romboedryczna. Jako dalsze odmiany mogą uchodzić siarka submikrokrystaliczna, czyli bezpostaciowa, oraz siarka purpurowa powstająca przy kondensacji par siarki w temperaturze ciekłego powietrza. Siarka rombowa jest trwała do temperatury 95,5oC i w tej temperaturze pod ciśnieniem swej własnej pary przekształca się w siarkę jednoskośną. W temperaturze 119oC siarka jednoskośna, będąc w równowadze ze swą parą, topi się i przechodzi w ciecz. Pod działaniem ciśnienia punkt przemiany siarki rombowej w jednoskośną przesuwa się w kierunku wyższych temperatur. Powyżej 1200 Atm pole siarki jednoskośnej zamyka się i istnieje tylko jedna odmiana siarki stałej, siarka rombowa. Jeżeli siarkę rombową ogrzewamy, przekraczając stosunkowo szybko temperaturę 95,5oC, to można siarkę zachować w stanie równowagi nietrwałej. Wówczas nie ulegnie ona przemianie w siarkę jednoskośną. Analogicznie można przechłodzić siarkę ciekłą poniżej 119oC. Dwie odmiany alotropowe mogą pozostawać ze sobą w stosunku enancjotropowym lub monotropowym. Siarka rombowa i jednoskośna pozostają do siebie w stosunku enancjotropowym to znaczy mogą istnieć ze sobą w stanie równowagi. Stosunek monotropowy występuje wtedy, gdy jedna z odmian alotropowych jest nietrwała i ma zawsze dążność do przejścia w odmianę drugą. Odmiana nietrwała w danym zakresie temperatur ma zawsze wyższą prężność pary. Przejście siarki rombowej w jednoskośną związane jest z pewnym niewielkim efektem cieplnym, a także zmianą własności fizycznych takich jak gęstość, przewodnictwo cieplne itp. Siarka rozpuszcza się w niektórych rozpuszczalnikach, np. w dwusiarczku węgla i toluenie. Z toluenu wykrystalizowuje powyżej punktu przemiany w postaci siarki jednoskośnej. Szczególne jest zachowanie się siarki w stanie ciekłym. Powyżej temperatury topnienia siarka tworzy jasnożółtą, ruchliwą ciecz. Wraz z podwyższeniem temperatury ciecz gęstnieje i zabarwia się na kolor ciemnobrązowy. W temperaturze 187oC osiąga ona maksymalną lepkość, która przekracza ok. 10000 – krotnie wartość początkową. W tej temperaturze siarka ma już tak dużą lepkość, że nie można jej wylać z probówki odwróconej dnem do góry. Przy dalszym ogrzewaniu siarka staje się znów łatwo płynna i osiąga punkt wrzenia w temperaturze 444,6oC. Ciekła siarka, którą szybko ostudzi się np. przez wlanie jej do wody, uzyskuje plastyczność podobną jak kauczuk. Rozciągana mechanicznie siarka plastyczna uzyskuje strukturę włóknistą. Przyczyny tego rodzaju własności leżą w zmianach jej struktury cząsteczkowej. Łatwo płynna siarka powyżej temperatury wrzenia, zwana także siarką , zachowuje swoją strukturę pierścieniową, z kolei jednak podlega ona polimeryzacji, w wyniku której następuje wzrost lepkości (siarka ). Według poglądów niektórych autorów polimeryzacja polega na pękaniu pierścieni i tworzeniu długich łańcuchów zawierających do miliona atomów, według innych autorów sprowadza się to do tworzenia większych pierścieni. Przy dalszym wzroście temperatury następuje, jak zwykle, obniżenie lepkości. Obie odmiany siarki różnią się także rozpuszczalnością w dwusiarczku węgla: siarka  jest w nim rozpuszczalna, a siarka  jest w nim nierozpuszczalna. Rozciągana siarka plastyczna zawiera spiralnie ukształtowane elementy budowy ułożone we włókna, między którymi ułożone są małe kryształy siarki . Plastyczną siarkę można wulkanizować podobnie jak kauczuk za pomocą pięciosiarczku fosforu. Gęstość pary siarki w temperaturze bliskiej punktu wrzenia odpowiada zawartości cząsteczek S8 i częściowo S6. W miarę podwyższania temperatury cząsteczka staje się coraz mniejsza. W temperaturze 800oC para siarki składa się już tylko z cząsteczek dwuatomowych. Dysocjacja dwuatomowych cząsteczek siarki na pojedyncze atomy wymaga znacznego nakładu energii. Stopień dysocjacji cząsteczek dwuatomowych wynosi 3,7% w temp. 1727oC zaś 72,6% w temp. 2727oC.
2.2. Siarka koloidalna
Jeżeli pary siarki zostaną szybko ochłodzone, to kondensują się w postaci drobnego, żółtego proszku, kwiatu siarczanego. Składa się on w znacznej części z bezpostaciowej siarki. Siarka bezpostaciowa przy podwyższeniu temperatury przechodzi w siarkę krystaliczną. Jest to przemiana ściśle jednokierunkowa. Siarka bezpostaciowa pojawia się także przy wydzielaniu z roztworu w toku reakcji chemicznej
Na2S2O3 + H2SO4  Na2SO4 + SO2 + S + H2O
Powstaje przy tym delikatna zawiesina siarki w wodzie. Cząsteczki jej są tak drobne, że z łatwością przechodzą przez każdy sączek. Tego rodzaju pozorne roztwory, odznaczające się specyficznymi własnościami, określa się mianem roztworów koloidalnych.
2.3. Właściwości chemiczne siarki
W zwykłej temperaturze siarka jest mało aktywna. Punkt zapłonu siarki leży w temp. 250oC. Bardzo łatwo łączy się ona tylko z fluorem, a już trudniej z chlorem. Z innymi pierwiastkami, jak np. z wodorem, łączy się dopiero w podwyższonej temperaturze. Z metalami tworzy po ogrzaniu siarczki, przy czym reakcje te są silnie egzotermiczne, tak że zapoczątkowana reakcja syntezy przebiega dalej samorzutnie nieraz z rozżarzeniem mieszaniny.
2.4. Toksyczność siarki
Siarka w postaci pyłu działa drażniąco na błony śluzowe oczu i górnych dróg oddechowych. Nie powoduje ona silnych zatruć. Większość związków siarki jest toksyczna.
2.5. Dwutlenek siarki
Dwutlenek siarki powstaje podczas spalania siarki w powietrzu. jest bezbarwnym gazem o ostrym, duszącym zapachu. Jest cięższy od powietrza. Jest rozpuszczalny w wodzie. Powstający roztwór jest kwaśny, ponieważ gaz reaguje z wodą tworząc kwas siarkowy (IV), H2SO3. Dwutlenek siarki jest więc tlenkiem kwasowym. Kwas ten łatwo rozkłada się z powrotem, na dwutlenek siarki i wodę. W roztworach albo w wilgotnym otoczeniu działa jako wybielacz. Kolorowe rzeczy zawdzięczają swoje kolory zawartym w nich barwnym związkom, które tracą swoje barwy, gdy tracą tlen – to znaczy, kiedy ulegają redukcji. Dwutlenek siarki wybiela różne rzeczy gdyż redukuje zawarte w nim barwniki. Wydobywając się z rur oddechowych samochodów i kominów fabryk, powoduje skażenie powietrza. Atakuje układ oddechowy ludzi i zwierząt. Rozpuszczając się w deszczu, tworzy kwaśny deszcz. Kwaśny deszcz niszczy rośliny, budynki i metalowe konstrukcje.
2.6. Zastosowanie SO2
Pewna ilość jest stosowana do bielenia wełny, jedwabiu i masy drewnianej przy produkcji papieru. Trochę jest używane do produkcji napojów bezalkoholowych, dżemów i suszonych owoców, ponieważ powstrzymuje rozwój bakterii i pleśni. Większość dwutlenku siarki jest zużywana do produkcji kwasu siarkowego (VI).
Materiał wydrukowany z portalu zgapa.pl dnia 2020-09-27 11:52:02