Siarka jest niemetalem znajdującym się w $16.$ grupie układu okresowego. Jest wysoce stabilna na powietrzu. W warunkach standardowych występuje głównie w postaci cząsteczek ${\text{S}}_8$. Z nich zbudowane są dwie podstawowe odmiany alotropowe siarki – siarka rombowa i siarka jednoskośna. Omawiany tu pierwiastek reaguje zarówno z metalami, jak i niemetalami.

Siarka łatwo reaguje z metalami alkalicznymi – reakcje te biegną już w temperaturze pokojowej. Ogólne równanie opisanej reakcji ma postać:

gdzie $Me$ to symbol metalu $1.$ grupy układu okresowego.

Jak łatwo zauważyć, w powyższym równaniu reakcji chemicznej nastąpiły zmiany stopnia utlenienia atomów pierwiastków chemicznych. Po stronie substratów atom metalu (oznaczony jako Me) oraz atom siarki występują na zerowym stopniu utlenienia. Po stronie produktów atomy metalu przyjmują $+\text{I}$ stopień utlenienia, a atom siarki $-\text{II}$. Stąd powyższa reakcja jest reakcją typu redoks (utleniania–redukcji). Atom siarki pełni tu funkcję utleniacza, redukując się z $0$ do $-\text{II}$ stopnia utlenienia.

Siarka reaguje również z metalami drugiej grupy układu okresowego. W wyniku reakcji siarki z berylowcami powstają odpowiednie siarczki (pochodne kwasu siarkowodorowego ${\text{H}}_2\text{S}$). Powyżej opisana reakcja chemiczna przebiega zgodnie z równaniem:

gdzie $Me$ jest atomem berylowca.

Reakcje te zachodzą po zainicjowaniu – np. ciepłem lub w parach siarki.

Jak łatwo zauważyć, w powyższej reakcji chemicznej znów nastąpiły zmiany stopnia utlenienia atomów pierwiastków chemicznych. Po stronie substratów atomy metalu (oznaczony jako $Me$) oraz atomy siarki występują na $0$ stopniu utlenienia. Po stronie produktów atomy metalu przyjmują $+\text{II}$ stopień utlenienia, a atomy siarki $-\text{II}$. Dlatego powyższa reakcja jest reakcją typu redoks (utleniania‑redukcji). Atomy siarki pełnią tu funkcję utleniacza, redukując się z $0$ do $-\text{II}$ stopnia utlenienia.

Rozpatrzmy to na przykładzie

Metale bloku $d$ charakteryzują się dużą stabilnością. W porównaniu do pierwiastków pierwszej i drugiej grupy układu okresowego są zdecydowanie mniej reaktywne. Siarka w temperaturze pokojowej powoli reaguje chociażby z metalami szlachetnymi, takimi jak srebro, miedź czy rtęć, tworząc przy tym odpowiednie siarczki.

Ciekawostka

Termometr rtęciowy

R1FKhaZ3jc2TK

Zdjęcie przedstawia termometr rtęciowy, ze skalą od <math aria‑label="trzydziestu pięciu">35 do <math aria‑label="czterdziestu dwóch">42 stopni Celsjusza.

Rtęć znalazła zastosowanie w termometrach. Jednak z powodu jej wysokiej toksyczności, odeszło się w końcu od stosowania termometrów rtęciowych, a rtęć została zastąpiona innymi cieczami. Rozbicie takiego termometru było nie lada kłopotem. Dlatego do utylizacji rtęci wykorzystywano sproszkowaną siarkę. Utrudniała ona proces parowania rtęci (opary rtęci są toksyczne) oraz reagowała z rtęcią, tworząc mniej toksyczny siarczek rtęci($\text{II}$) – $\text{HgS}$.

$$8 \text{Hg}+{\text{S}}_8\to 8 \text{HgS}$$

Uwaga! Jeżeli masz w domu jeszcze termometr rtęciowy i zdarzy Ci się go potłuc, natychmiast dokładnie przewietrz pomieszczenie przed i po zakończeniu sprzątania. Czyszczenie należy rozpocząć od razu, ponieważ opary rtęci są toksyczne dla człowieka i środowiska. W tym celu należy założyć gumowe rękawiczki i jednorazową maseczkę. Kuleczki rtęci można zebrać kartką papieru. Podłogę przemyj, używając do tego wilgotnych jednorazowych ręczników. Nie używaj odkurzacza. Uważaj, aby nie roznieść stopami resztek rtęci po pozostałych pomieszczeniach.

Reakcja miedzi z siarką jest reakcją egzotermiczną (w jej trakcie wydzielane jest ciepło). Jednak samo zajście tej reakcji należy zainicjować np. poprzez ogrzewanie. W temperaturze pokojowej reakcja miedzi z siarką zachodzi bardzo wolno. Po zainicjowaniu reakcji chemicznej ciepłem (z płomienia palnika) zachodzi gwałtowna reakcja, którą można opisać równaniem:

gdzie: $Q$ – ciepło.

Podobna reakcja zachodzi z cynkiem:

W przypadku metali, które mogą występować w związkach na różnych stopniach utlenienia – jak żelazo – w wyniku reakcji z siarką tworzą się siarczki, w których odpowiedni metal występuje na niższym stopniu utlenienia:

Dla przykładu, w wyniku reakcji żelaza z siarką powstaje siarczek żelaza($\text{II}$), a nie siarczek żelaza($\text{III}$). Minerał żelaza z gromady siarczków – nadsiarczek żelaza (${\text{FeS}}_2$), inaczej „piryt” – nazywany jest „złotem głupców”. Nazwę tę zawdzięcza swojemu wizualnemu podobieństwu do złota. Istnieje jednak bardzo prosty sposób na jego odróżnienie. Wystarczy potrzeć badany minerał o porcelanę – piryt pozostawi na porcelanie czarny ślad, zaś złoto pozostawi żółtą rysę.

Słownik

Bibliografia

Atkins, P., Jones, L., Laverman, L. Chemical Principles, wydanie VII, Nowy Jork 2016.

Bielański A., Podstawy chemii nieorganicznej, Tom 2, Warszawa 2012.

Greenwood, N. N., Earnshaw A., Chemistry of the Elements, wydanie II, Boston 1997.