{"id":7315,"date":"2020-07-20T12:22:27","date_gmt":"2020-07-20T10:22:27","guid":{"rendered":"http:\/\/naukowy.blog.polityka.pl\/?p=7315"},"modified":"2025-09-16T21:45:17","modified_gmt":"2025-09-16T19:45:17","slug":"troche-siara","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/blog.polityka.pl\/naukowy\/2020\/07\/20\/troche-siara\/","title":{"rendered":"Troch\u0119 siara"},"content":{"rendered":"\n
\"\"<\/figure><\/div>\n\n\n\n

Niecz\u0119sto i niezbyt dog\u0142\u0119bnie pisz\u0119 o chemii. Czasem jednak mam z ni\u0105 do czynienia \u2013 i nie mam tu na my\u015bli stwierdze\u0144, \u017ce w „jedzeniu sama chemia” czy zakup\u00f3w w dziale „chemia domowa”. Troch\u0119 czasu sp\u0119dzi\u0142em w laboratorium chemicznym ju\u017c po studiach, a moje osobiste do\u015bwiadczenia ze st\u0119\u017conym kwasem siarkowym zaci\u0105ganym pipet\u0105 k\u0142ad\u0105 k\u0142am stwierdzeniom, jakoby szkliwo z\u0119b\u00f3w w og\u00f3le si\u0119 nie regenerowa\u0142o.<\/p>\n\n\n\n\n\n\n\n

Wyniki analiz chemicznych widuj\u0119 nie we w\u0142asnych notatkach, a najcz\u0119\u015bciej w tabelach dotycz\u0105cych sk\u0142adu wody w rzekach i jeziorach. Skoro ju\u017c o kwasie siarkowym zagai\u0142em \u2013 w tych tabelach czasem pojawiaj\u0105 si\u0119 siarczany (o tym, \u017ce mog\u0105 si\u0119 pojawia\u0107 w wodzie jako efekt uboczny walki ze smogiem, kiedy\u015b pisa\u0142em<\/a>), a znacznie rzadziej siarkowod\u00f3r.<\/p>\n\n\n\n

Znacznie rzadziej, bo w wodach tak naprawd\u0119 nie ma go tak du\u017co i nie jest monitorowany. Monitoruje si\u0119 go dopiero, gdy stwierdzi si\u0119 brak tlenu. Ma to oczywi\u015bcie sens, bo gdy w wodzie s\u0105 zauwa\u017calne ilo\u015bci tlenu, siarka z siarkowodoru utlenia si\u0119, wi\u0119c jest go ma\u0142o. (Oczywi\u015bcie dlatego, \u017ce zwykle przegl\u0105dam dane z w\u00f3d \u015br\u00f3dl\u0105dowych, w Ba\u0142tyku stref g\u0142\u0119bin beztlenowych, czyli z siarkowodorem, jest wi\u0119cej).<\/p>\n\n\n\n

Siarkowod\u00f3r, rozpuszczaj\u0105c si\u0119 w wodzie, tworzy s\u0142aby kwas. Rozpuszczanie w wodzie polega po cz\u0119\u015bci na rozcie\u0144czaniu, gdy cz\u0105steczki substancji rozpuszczonej pozostaj\u0105 w swojej postaci, a po cz\u0119\u015bci na hydrolizie, gdy woda rozrywa cz\u0105steczki na jony. Gazy takie jak tlen czy azot praktycznie nie hydrolizuj\u0105, a gazy b\u0119d\u0105ce tzw. bezwodnikami silnych kwas\u00f3w, jak tr\u00f3jtlenek siarki, hydrolizuj\u0105 silnie i rozpadaj\u0105 si\u0119 na kationy wodorowe (czyli protony) i aniony – tu siarczanowe. (Z tymi wolnymi protonami to oczywi\u015bcie uproszczenie, bo nie p\u0142ywaj\u0105 swobodnie, tylko wi\u0105\u017c\u0105 si\u0119 z wod\u0105).<\/p>\n\n\n\n

Siarkowod\u00f3r czy dwutlenek w\u0119gla s\u0105 bezwodnikami s\u0142abych kwas\u00f3w i troch\u0119 ulegaj\u0105 hydrolizie, a troch\u0119 nie. Zale\u017cy to tak\u017ce od odczynu rozpuszczaj\u0105cej wody. Przy pH 5-6 siarkowod\u00f3r dysocjuje s\u0142abo, przy pH czystej wody wynosz\u0105cym 7 – mniej wi\u0119cej po\u0142owa siarkowodoru pozostaje w formie H2<\/sub>S, a po\u0142owa w postaci jonu HS–<\/sup>. Przy pH 8 posta\u0107 H2<\/sub>S ju\u017c praktycznie nie wyst\u0119puje, dominuje HS–<\/sup>, a zaczyna pojawia\u0107 si\u0119 jon siarczkowy S2-<\/sup>, kt\u00f3ry wed\u0142ug podr\u0119cznik\u00f3w w wodzie o pH powy\u017cej 10 praktycznie jest ju\u017c wy\u0142\u0105czn\u0105 postaci\u0105 rozpuszczon\u0105.<\/p>\n\n\n\n

Czyli je\u017celi potrzebujemy jonu siarczkowego, najlepiej go uzyska\u0107 z silnie alkalicznego roztworu. Wygl\u0105da to tak:<\/p>\n\n\n\n

HS–<\/sup> + OH–<\/sup> <=> S2-<\/sup> + H2<\/sub>O<\/p>\n\n\n\n

Jon siarczkowy jest tu rozpuszczony w wodzie. W chemii cz\u0119sto zapisuje si\u0119 to jako S2-<\/sup>(aq). Taki zapis znajdziemy w podr\u0119cznikach, a przede wszystkim w tabelach z parametrami termodynamicznymi stosowanymi w przemy\u015ble chemicznym. Siarczki to wa\u017cne zwi\u0105zki i dobrze rozumie\u0107 dok\u0142adnie dynamik\u0119 ich reakcji. Siarka w tej postaci mo\u017ce by\u0107 cennym surowcem lub gro\u017anym zanieczyszczeniem. Ile trzeba w\u0142o\u017cy\u0107 energii i jakich proporcji odczynnik\u00f3w u\u017cy\u0107 – to kwestia finansowa.<\/p>\n\n\n\n

Tymczasem ju\u017c kilkadziesi\u0105t lat temu przynajmniej jeden podr\u0119cznik bardziej pochylaj\u0105cy si\u0119 nad samym jonem siarczkowym twierdzi\u0142, \u017ce w klasycznej postaci, czyli S2-<\/sup>(aq), jest praktycznie nie do stwierdzenia, cho\u0107 jego autor skwitowa\u0142 to jako ma\u0142o wa\u017cny fakt. Jon\u00f3w, zw\u0142aszcza tak ma\u0142ych, nie obserwuje si\u0119 ot tak pod mikroskopem (tzn. mo\u017cna, ale koszty s\u0105 du\u017ce), a nie ka\u017cdy sprz\u0119t analityczny mo\u017cna zastosowa\u0107  w silnie zasadowym \u015brodowisku. Niemniej kolejne badania pokazywa\u0142y, \u017ce nawet w nasyconym roztworze wodorotlenku sodowego wci\u0105\u017c znajduj\u0105 si\u0119 jony HS–<\/sup> – wbrew podr\u0119cznikowym wykresom.<\/p>\n\n\n\n

W zwi\u0105zku z tym grupa australijskich chemik\u00f3w postanowi\u0142a u\u017cy\u0107 kolejnych metod analitycznych, konkretnie spektroskopii ramanowskiej, by potwierdzi\u0107 pojawianie si\u0119 wodnego jonu siarczkowego w tak silnej zasadzie. Niestety, nie uda\u0142o si\u0119. Oczywi\u015bcie, analityka chemiczna zwykle polega na analizie pewnych \u015blad\u00f3w, a nie na konkretnym uchwyceniu konkretnych cz\u0105steczek, ale z ich analizy najbardziej prawdopodobny obraz reakcji wygl\u0105da nie tak, jak poda\u0142em wy\u017cej, lecz tak:<\/p>\n\n\n\n

HS–<\/sup> + OH–<\/sup> + Na+<\/sup> <=> NaS–<\/sup> + H2<\/sub>O<\/p>\n\n\n\n

Czyli atom siarki, kt\u00f3ry m\u00f3g\u0142by tworzy\u0107 jon siarczkowy, od razu jest przechwytywany przez atom sodu.<\/p>\n\n\n\n

Oczywi\u015bcie, nieistnienia wodnego jonu siarczkowego nie da si\u0119 udowodni\u0107, podobnie jak nie da si\u0119 udowodni\u0107 nieistnienia Boga, krasnoludk\u00f3w czy czajniczka Russela. Mimo to badacze w opublikowanej dwa lata temu pracy postuluj\u0105, by w praktyce taki wniosek przyj\u0105\u0107 (przynajmniej co do jonu, o innych bytach, kt\u00f3re wymieni\u0142em, si\u0119 nie wypowiadaj\u0105) i usun\u0105\u0107 go z podr\u0119cznik\u00f3w i baz danych. Ich zdaniem utrzymywanie go tam jest, m\u00f3wi\u0105c j\u0119zykiem m\u0142odzie\u017cowym (przynajmniej z jakiego\u015b okresu), troch\u0119 siar\u0105.<\/p>\n\n\n\n

Piotr Panek<\/strong><\/p>\n\n\n\n

ilustracja Wikipedysta Ahazard.sciencewriter<\/a>, licencja CC BY-SA 4.0<\/a><\/em><\/p>\n\n\n\n