Chemia12

6.1.3. Alotropia siarki

Si;u ka rodzima, jako cia nym już. w starożytności (np nia pomieszczeń w czasie

Kyc. 6.7. Siarka rodzima

¹ ^

My u H '.i.irk.i rombowa i jej struktura krystaliczna

lo stale, jest piciwiaslkicm kopalnym, zna . opary palonej siarki stosowano do okadza epidemii). Z kolei wodne roztwory tlenku siarki(IV) służyły przez stulecia do dezyn fekcji przedmiotów codziennego użytku oraz do bielenia tkanin (tlenek ten po wstaje podczas spalania siarki i ma cha rakter kwasotwórczy i redukujący).

Siarka występuje w przyrodzie w postaci układu rombowego. Są to kryształy barw\ żółtej, nieco przeświecające. Jest to jedyna odmiana siarki trwała w niskiej tempera turze.

Jeśli stałą siarkę rombową ogrzeje się do temperatury około 96°C, to można za obserwować powolne przechodzenie struktury rombowej w strukturę jednosko śną. Całkowite przejście może przebieg;u przez wiele dni, ponieważ cząsteczki w cale stałym nie poruszają się dostatecznie swobodnie, aby móc szybko zamieniać jed ną orientację na drugą, zgodną z nową Ibi mą krystaliczną.

Przemianie siarki rombowej w jedno skośną towarzyszy pochłanianie nicwiel kiej ilości ciepła. Dalsze ogrzanie powodu je topienie się siarki już w temperaturze 119°C. Moment przemiany siarki rombu wej w jednoskośną jest na tyle krótki (proces ten wymaga wielu dni ogrzewania w niezbyt wysokiej temperaturze), że ogrzewając siarkę zbyt intensywnie, można go „przeskoczyć” i stopić bezpośrednio siarkę rombową. Jeśli stopioną siarkę po woli ochładzamy, krystalizuje ona jako siarka jednoskośną, ale ta odmiana jako nietrwała szybko przekształca się w trwał;,i odmianę rombową.

Kyc. 6.9. Si,tik.i jrduoskcKlia I Ji‘| Uniklui.) kiy.l.i lic /na

/ a/wye/a| t il i u Ir ,i ilu /1 n pi islacie simki (si;irk;i rombowi i i jedno I osna) /arowno w i.mn lnlym, pik i po stopieniu są zbudowane z cy ¹ licznych cząsteczek S

l*o ogrzaniu siarki powyżej Icniperalu-¹ topnienia powstaje ruchliwa, jasnożółta ¹ 'cez, powoli gęstniejącą podczas dalszego ogrzewania. W pewnej temperaturze gę-■<ość cieczy staje się tak duża, że całość pi/.ypomina bardzo gęsty syrop. Przy dalszym ogrzewaniu gęstość cieczy nowu maleje, a następnie siarka zaczyna wrzeć. Przyczyną tak dziwnego ichowania się siarki jest zmiana struktury cieczy? podczas ogrzewania, l 'icrścienie siarki S₈, tworzące jej strukturę bezpośrednio po stopieniu, pę-

I    iją wskutek dalszego ogrzewania, przekształcając się w łańcuchy mniej luń bardziej chaotycznie ułożone. Gdy temperatura wzrośnie jeszcze bar-

^II    i ej, długie łańcuchy pękają na mniejsze fragmenty, a gęstość cieczy maleje. W temperaturze 444,6°C siarka zaczyna wrzeć, uwalniając z cieczy t mównic powstające cząsteczki S₈. Jeśli stopioną gorącą siarkę szybko ¹ 'chłodzimy, wlewając ją do naczynia z zimną wodą, to otrzymamy bezpo-•laeiową masę, elastyczną jak kauczuk. Jest to tak zwana siarka plastyczna. Po pewnym czasie masa ta zastyga w twardą bryłę pozbawioną regularnej struktury krystalicznej - tworzy się siarka bezpostaciowa.

Chemiczne właściwości wszystkich odmian alotropowych siarki są takie same. Poszczególne odmiany różnią się co najwyżej szybkością leagowania z innymi substancjami, co wynika z różnic w ich lotności.

J

J

J

Ryc. 6.10. Postać cykliczna cząsteczki siarki S_H

Cząsteczka cykliczna to cząsteczka złożona / ato mów potączo nych w pici ścień.

1)1.4. Alotropia fosforu

Fosfor nie występuje w stanie wolnym. Aby dowieść jego istnienia, należało najpierw wydzielić go ze związków występujących w środowisku naturalnym. Stało się to przypadkiem podczas prób uzyskania kamienia I ilozoficznego w połowie XVIII wieku. Odkryto wtedy fosfor biały, który fascynował tym, że świecił w ciemnościach. Długi czas stosowano tę dziwaczną substancję wyłącznie przy⁷ tworzeniu świecących napisów. Było to niebezpieczne, gdyż fosfor jest substancją toksyczną (dawka śmiertelna wynosi 0,05-0,1 g), a ponadto bardzo łatwo się zapala i powoduje silne oparzenia.

W XIX wieku szwedzki chemik i mineralog Jacob von Berzelius spostrzegł, że fosfor biały pod wpływem promieni słonecznych przybiera barwę czerwoną, tracąc jednocześnie zdolność do świecenia w nocy. Dalsze doświadczenia wykazały, że obie odmiany różnią się od siebie strukturą kryształów, a więc są odmianami alot ropowymi, przyczyni łosim czerwony jest umiej reaktywny od fosforu białego. Owo świecenie w eicmnoM i,h li było bowiem, jak zbadano w późniejszym czasie, ciek Irin rncigi l\> mm Iow. n ys/ącym ul Icnianiu się na powiel r/.u łosiom białego (I’, I * < >    1¹1< >_M,)

Kamieniom lito zoficznym nazywamy hipotetyczni i substancję ho/ skutecznie poszukiwaną przez alchemików, mającą możliwość przemiany różnych motali nieszlachetnych w zioło.