Atomy tlenu i siarki posiadają analogiczną walencyjną konfigurację elektronową, w związku z czym mają podobne właściwości fizykochemiczne. Najprostszym związkiem, zawierającym tlen i wodór, jest woda. Kolejnym, o jeden atom tlenu więcej w cząsteczce, jest nadtlenek wodoru ${\text{H}}_2{\text{O}}_2$, w którym dwa atomy tlenu połączone są bezpośrednio ze sobą. Istnieje również związek o wzorze ${\text{H}}_2{\text{O}}_3$, jednak jest on nietrwały. Związki, złożone z więcej atomów tlenu bezpośrednio połączonych ze sobą, nie zostały otrzymane.

RxrdMT6wV3fpz

Ilustracja przedstawiająca model kulkowy tritlenku diwodoru. Atom wodoru symbolizowany przez białą, małą kulkę związany z atomem tlenu symbolizowanym przez czerwoną, większą kulkę, który to łączy się z kolejnym atomem tlenu ten zaś z następnym, trzecim związanym z drugim atomem wodoru. Kąt OOO wynosi około 107 stopni, zaś kąty HOO po około 100.

RKSQdLgu1S3KF

Ilustracja przedstawiająca model kulkowy nadtlenku wodoru. Atom wodoru symbolizowany przez małą, białą kulkę związany jest z atomem tlenu symbolizowanym przez większą, czerwoną kulką, która to łączy się z następnym atomem tlenu połączony z drugim atomem wodoru. Kąty HOO wynoszą około 100 stopni.

RU2frmiZ3jImj

Ilustracja przedstawiająca model kulkowy cząsteczki wody. Dwa tomy wodoru symbolizowane przez małe, białe kulki związane są za pomocą wiązań pojedynczych z atomem tlenu symbolizowanym przez większą czerwoną kulkę. Kąt pomiędzy HOH wynosi 104,5 stopnia.

Liczba związków, zawierających siarkę i wodór, jest znacznie szersza. Najprostszym z nich jest oczywiście siarkowodór (sulfan) o wzorze ${\text{H}}_2\text{S}$. Każdy kolejny będzie miał w swojej cząsteczce o jeden atom siarki więcej. Takie związki nazywamy polisiarczkami wodoru (polisulfanamipolisulfany/polisiarczki wodorupolisulfanami). Charakteryzują się budową łańcuchową i mają wzór ogólny ${\text{H}}_2{\text{S}}_n$. Atomy wodoru zawsze znajdują się na pierwszej i ostatniej pozycji łańcucha, a atomy siarki łączą się ze sobą bezpośrednio, dlatego wzór ogólny można przedstawić również w takiej postaci: $\mathrm{H}-{\left(\mathrm{S}\right)}_{\mathrm{n}}-\mathrm{H}$.

Niższe polisiarczki tworzą łańcuchy liniowe – wyższe mają budowę zygzatowatą, co pokazano na poniższym rysunku.

R1YhO4gCjjg8u

Ilustracja przedstawiająca przykładową cząsteczkę polisulfanu o strukturze ${\text{HS}}_5\text{H}$. Atom wodoru połączony z atomem siarki, który to łączy się z kolejnym drugim atomem siarki, ten z trzecim atomem siarki, trzeci z czwartym i wreszcie czwarty z piątym, który to związany jest z drugim atomem wodoru. Łańcuch jest zygzakowaty, na każdym atomie siarki zaznaczono po dwie wolne pary elektronowe za pomocą czterech kropek.

Otrzymywanie polisiarczków wodoru jest dosyć skomplikowanym procesem. W pierwszym etapie rozpuszcza się siarkę w roztworach wodnych siarczków metali. Otrzymany roztwór miesza się z kwasem solnym, co prowadzi do otrzymania żółtego oleju o intensywnym zapachu, podobnym do siarkowodoru. Powstałą mieszaninę poddaje się procesowi destylacji pod zmniejszonym ciśnieniem. W ten sposób otrzymuje się polisulfany, które zawierają od czterech do sześciu atomów siarki w cząsteczce.

R1CHP9qVHpdxI1

Zdjęcie przedstawiające opakowanie maści siarkowej. Opakowanie w kształcie koła płaskie z zaokrąglonymi brzegami. Na opakowaniu widniej napis Sulphur ointment B. P. Timothy Whites.

Polisiarczki wodoru nie są związkami trwałymi. Stosunkowo łatwo rozkładają się do siarkowodoru i siarki. Proces ten najszybciej zachodzi w środowisku kwasowym, co można zaobserwować podczas dodawania kwasu do polisiarczków sodu (atomy wodoru zostały zastąpione atomami sodu). Związki te ulegają hydrolizie, wykazując odczyn zasadowy, a dodanie kwasu do ich roztworów powoduje rozkład i wydzielenie siarki, dzięki czemu powstaje zawiesina zwana mlekiem siarkowymmleko siarkowemlekiem siarkowym.

Słownik

Bibliografia

Bielański A., Podstawy chemii nieorganicznej 2. Wyd. 6., Warszawa 2013.