Sumpor je po zastupljenost tek petnaesti element u Zamljinoj kori. U prirodi ga nalazimo u elementarnome stanju (S8) i u spojevima. Elementarni sumpor nastao je bakterijskom razgradnjom sadre i i vulkanskim djelovanjem.
Kao elementarna tvar javlja se u najviše alotropskih modifikacija (30-tak), a pri sobnoj temperaturi stabilne su: rompska (16 molekula S8) i monoklinska (6 molekula S8).
Pozorno proučite model molekule sumpora i zaključite o građi i označivanju ove elementarne tvari.
Sumpor je esencijalni makroelement jer se nalazi u sastavu bjelančevina. Najznačajniji minerali sumpora su: pirit (FeS2), sfalerit (ZnS), halkopirit (CuFeS2), galenit (PbS).
O svojstvima i uporabi sumpora pogledajte u videozapisu Sumpor.
Sumpor
Svojstva sumpora
- svijetložuta krutina bez mirisa
- tali se na 119 °C, a vrije na 445 °C
- u vodi netopljiv, ali topljiv u nepolarnim otapalima: toulenu, C6H5CH3 ugljikovom disulfidu, CS2, tetraklorugljiku, CCl4, i maslinovom ulju.
Ako se sumpor zagrije do vrenja i naglo ohladi nastaje manje postojana modifikacija, plastični ili amorfni sumpor.
Sumporovodik, [latex]H_2S\left(g\right)[/latex]
Sumporovodik, H2S(g), bezbojni je plin pri sobnoj temperaturi. Neugodnog mirisa po pokvarenim jajima. Vrlo je otrovan i može se osjetiti u koncentracijama manjim od otrovne.
Molekula sumporovodika oblikom je slična molekuli vode, ali je polarnost molekule manja jer je sumpor manje elektronegativan od kisika. Zato između molekula sumporovodika nema vodikovih veza, nego vladaju Van der Waalsove sile pa je sumporovodik pri sobnoj temperaturi plin.
Dobro je topljiv u vodi pri čemu nastaje slaba sumporovodična kiselina, koja tvori soli hidrogensulfide i sulfide.
Dobivanje sumporovodika
Sintezom iz elemenata pri povišenoj temperaturi ili u Kippovom aparatu reakcijom željezovog(III) sulfida i klorovodične kiseline može se dobiti sumporovodik.
[latex]FeS(s)+2HCl(aq)\longrightarrow H_2S(g)+FeCl_2(aq)[/latex]
Analitički je reagens za dokazivanje iona teških metala. Primjerice, uvođenjem sumporovodika u otopinu olovova(II) acetata nastaje crni talog, olovov(II) sulfid, PbS.
[latex]H_2S\left(g\right)+Pb^{2+}\left(aq\right)+2CH_3COO^–\left(aq\right)\longrightarrow PbS\left(s\right)+2CH_3COOH\left(aq\right)[/latex]
Sumporna kiselina, [latex]H_2SO_4[/latex]
Sumporna kiselina je najvažniji spoj sumpora, bezbojna je uljasta i vrlo higroskopna tekućina. Koncentrirana kiselina (w = 98%) slabo je ionizirana, ali se razrjeđivanjem s vodom ionizacija povećava. Jaka je diprotonska kiselina, ionizira u dva stupnja i tvori dvije vrste soli: hidrogensulfate i sulfate.
Pri razrjeđivanju koncentrirane sumporne kiseline oslobađa se mnogo topline pa zato treba uvijek polagano dodavati kiselinu u vodu uz stalno miješanje otopine (nikad VuK).
Dobivanje sumporne kiseline
Katalitičkom oksidacijom sumporova(IV) oksida nastaje sumporov(VI) oksid koji u reakciji s vodom daje sumpornu kiselinu.
[latex]SO_3\left(g\right)+H_2O\left(l\right)\longrightarrow H_2SO_4\left(aq\right)[/latex]
Sumporna kiselina jaka je kiselina, za razliku od sumporaste, i u vodi potpuno ionizira.
[latex]H_2SO_4\left(aq\right)+2H_2O\left(l\right)\longrightarrow 2H_3O^+\left(aq\right)+SO_4^{2–}\left(aq\right)[/latex]
Svojstva sumporne kiseline
- razrijeđena sumporna kiselina reagira samo s metalima čiji je elektrodni redukcijski potencijal negativniji od vodika:
[latex]Zn(s)+H_2SO_4(aq)\longrightarrow ZnSO_4(aq)+H_2(g)[/latex]
- vruća koncentrirana sumporna kiselina reagira s metalima pozitivnog redukcijskog potencijala (osim platine i zlata):
[latex]Cu+2H_2SO_4(konc.)\longrightarrow CuSO_4+SO_2+2H_2O[/latex]
- koncentrirana kiselina dehidrira i karbonizira organske tvari (šećer, tkanine, drvo)
- zbog higroskopnog djelovanja primjenjuje se za sušenje plinova i vezanje vode pri nekim organskim organskim sintezama
- u analitičkoj kemiji za dokazivanje sulfatnih iona rabi se otopina barijeva klorida pri čemu nastaje teško topljivi bijeli talog barijevog sulfata:
[latex]Ba^{2+}(aq)+SO^{2-}_4(aq)\longrightarrow BaSO_4(s)[/latex]
Sumporov(IV) oksid, [latex]SO_2\left(g\right)[/latex]
Bezbojan plin oštrog bockajućeg mirisa koji podražuje grlo na kašalj. Dobiva se gorenjem sumpora na zraku pri normalnim uvjetima.
[latex]S(s)+O_2(g)\longrightarrow SO_2(g)[/latex]
Polarna je molekula dobro topljiva u vodi. Vodena otopina SO2 je sumporasta kiselina, H2SO3. Soli sumporaste kiseline su sulfiti i hidrogensulfiti.