Sumpor je nemetal koji je čovjeku poznat još od antičkog doba. Rimljani su sumpor iskapali u Siciliji a koristili su ga za izbjeljivanje tkanina, izradu sumpornih šibica, pri proizvodnji vina i u medicinske svrhe. U srednjem vijeku sumpor se koristio, zajedno s drvenim ugljenom i kalijevim nitratom u proizvodnji baruta.
Sumpor se u prirodi nalazi i u elementarnom stanju i vezan u spojeve. Nalazimo ga posvuda, u živim organizmima, zraku, Zemljinoj kori, fosilnim gorivima (ugljenu, nafti i zemnom plinu) i u blizini vulkana.
Sumpor je svijetložuta čvrsta tvar izgrađena od molekula u kojima je osam atoma povezano u prsten, S8, a kristalizira u dva oblika, rompskom i monoklinskom koji se razlikuju po prostornom načinu slaganja molekula u kristalu. Na sobnoj temperaturi, pa sve do 96 °C, stabilan je rompski sumpor. Iznad te temperature rompski sumpor prelazi u monoklinski koji je stabilan do točke taljenja, od 115 °C.
Monoklinski sumpor dobit ćemo ako u tikvicu stavimo nekoliko žlica sumpora i ulijemo toluena. Toluen je lako zapaljiva tekućina, zato se sadržaj u tikvici zagrijava u električnoj grijaćoj kapi s povratnim hladilom. Smjesu lagano promiješamo tako da rotiramo metalni stalak na kojem se nalazi aparatura. Kad se veći dio sumpora otopi i nastane zasićena otopina, prekinemo zagrijavanje i pustimo da se tikvica ohladi. Hlađenjem se na dnu tikvice pojavljuju igličasti kristali monoklinskog sumpora.
Ispitajmo kakva je topljivost sumpora u vodi. Za pokus trebamo stalak s epruvetom, sumpor, destiliranu vodu i žličicu. U epruvetu stavimo tri žličice sumpora i ulijemo destilirane vode iz boce štrcaljke. Epruvetu snažno protresemo nekoliko puta i odložimo na stalak. Što opažamo? Sumpor se nije otopio u vodi, a kako njegove čestice padaju na dno epruvete, možemo zaključiti da je gustoća sumpora veća od gustoće vode. Sumpor je nepolarne građe i stoga se ne otapa u vodi koja je polarnog karaktera, no dobro se otapa u nepolarnim otapalima poput toluena. To slijedi i iz pravila: «Slično se otapa u sličnome!»
Pogledajmo sada sve promjene kroz koje sumpor prolazi prilikom zagrijavanja sve do njegovog vrelišta.
Epruveta se napuni do polovice sumporom i lagano zagrijava uz neprekidno protresanje. Zagrijavanjem se sumpor počinje taliti tj. prelaziti u svijetložutu tekućinu male viskoznosti, poput vode. Mala viskoznost rastaljenog sumpora potječe od kuglastih molekula sumpora, S8, koje se lako kreću u tekućini. Daljnjim zagrijavanjem taljevina sumpora poprima tamniju, crvenosmeđu boju, a viskoznost joj raste. Zašto? Zato što dovođenjem veće količine energije dolazi do pucanja okruglih prstenastih molekula S8, a kratki se lanci odmah spajaju u dugačke, koji se isprepliću. Na temperaturi od oko 230 °C viskoznost rastaljenog sumpora je najveća. Tada sumpor ne istječe iz epruvete ni kada se ona okrene s otvorom prema dolje. Ponovnim zagrijavanjem boja sumpora u epruveti postaje sve tamnija jer se dugački lanci sumpora kidaju u kraće. Viskoznost taline ponovno se smanjuje. Sumpor proključa pri temperaturi od 444 °C, a ako ga tada naglo ohladimo izljevanjem u hladnu vodu dobijemo plastični sumpor. Plastični sumpor je elastičan i rasteže se između prstiju poput gume. Gnječenjem ili stajanjem, plastični sumpor ponovno očvrsne jer prelazi u kristalni sumpor izgrađen od S8 molekula.
Godišnje se proizvede preko 50 milijuna tona sumpora. Najviše ga se koristi za proizvodnju sumporne kiseline, raznih otapala poput ugljikovog disulfida, baruta, za vulkaniziranje guma te dobivanje raznih proizvoda kemijske i farmaceutske industrije.
Pogledajmo pokus dobivanja i ispitivanja svojstava sumporovog dioksida. Pod stakleno zvono stavi se vodom navlaženi cvijet i plavi lakmus papir koji se prilijepi uz stijenku zvona. Ispod zvona stavi se upaljena svijeća. Zatim, zapali se komadić sumporne trake u porculanskoj zdjelici i brzo umetne pod zvono. Promotrimo što se događa. Pojavila se magla. Svijeća se ugasila, rubovi cvjetova su pobijelili, a plavi lakmus papir je pocrvenio. Nakon što smo uočili nastale promjene, stavimo ispod zvona malu posudicu s koncentriranom otopinom amonijaka. Pričekajmo neko vrijeme, a do tada protumačimo što se dogodilo kada smo zapalili sumpor i stavili ga ispod staklenog zvona.
Zapaljen sumpor gori plavičastim plamenom pri čemu se spaja s kisikom iz zraka i nastaje sumporov dioksid. Tu reakciju možemo prikazati sljedećom kemijskom jednadžbom:
S+ O2 → SO2
To što se svijeća ugasila znači da sumporov dioksid ne podržava gorenje niti sam gori.
Sumporov dioksid je otrovan, bezbojan plin, neugodnog i oštrog mirisa. Dobro je topljiv u vodi. Vodena otopina sumporovog dioksida djeluje kiselo, što se vidi po promjeni boje lakmus papira iz plave u crvenu. To je stoga što nastaje sumporasta kiselina prema sljedećoj jednadžbi kemijske reakcije:
SO2 + H2O → H2SO3
Magla unutar zvona nastaje reakcijom između vodene pare, nastale gorenjem svijeće, i sumporova dioksida nastalog gorenjem sumporne trake.
Sumporov dioksid izbjeljuje cvjetove karanfila. U prošlosti se to njegovo svojstvo upotrebljavalo za izbjeljivanje lanenih tkanina, vune i svile.
Pogledajmo što se dogodilo pod zvonom nakon što smo dodali amonijak. Nastao je bijeli dim tj. amonijev sulfit kao rezultat reakcije između sumporovog dioksida i koncentrirane otopine amonijaka. Tu reakciju možemo prikazati kemijskom jednadžbom:
SO2 + NH3 + H2O → (NH4)2SO3
Sumporov dioksid ima baktericidna i fungicidna svojstva pa se uporebljava za dezinfekciju vinskih bačvi, sterilizaciju suhog voća a rabi se i kao konzervans.
Sumporov dioksid (SO2) u atmosferu dospijeva uglavnom spaljivanjem fosilnih goriva - ugljena i loživog ulja. Otapa se u kapljicama vode koje čine oblake, pri čemu, naučili smo, nastaje sumporasta kiselina koja zajedno sa nastalom sumpornom kiselinom uzrokuje kiselost kiša tzv. kisele kiše.
Kisele kiše zakiseljavaju tlo i vodu, i tako ugrožavaju opstanak biljnih i životinjskih vrsta. Također, uzrokuju i propadanje građevina jer otapaju mramor i vapnenac.
CaCO3 + H2SO4 → CaSO4 + H2O + CO2
Sumporov trioksid, kojega prema valenciji sumpora u tom spoju nazivamo i sumporov(VI) oksid, dobiva se reakcijom sumporova dioksida i kisika pri povišenoj temperaturi uz platinu kao katalizator.
2 SO2 + O2 → 2 SO3
Taj plin otapanjem u vodi daje sumpornu kiselinu.
SO3 + H2O → H2SO4
96 % - tna sumporna kiselina je bezbojna, uljasta tekućina, koja otapa mnoge metale.Sumpor ( S ili S8):
– nemetal
– žuta čvrsta tvar
– ne otapa se u vodi
– otapa se npr. u maslinovom ulju, toluenu itd.
– pojavljuje se u dva kristalna oblika: rompskom i monoklinskom, ovisno o razmještaju molekula u kristalu
Sumpor u prirodi:
1) u elementarnom stanju (oko vulkana)
2) u spojevima
(živi organizmi, Zemljina kora, atmosfera, morska voda)
Sumporov dioksid ili sumporov (IV) oksid (SO2):
- -otrovan plin, oštra mirisa, nadražuje nos i pluća, može izazvati napade astme
- - nastaje gorenjem sumpora
- S + O2 → SO2
- -otapa se u vodi dajući sumporastu kiselinu
SO2 + H2O →H2SO3
-gustoća mu je veća od gustoće zraka
- Sumporov trioksid ili sumporov (VI) oksid (SO3):
- -otrovan i zagušljiv plin
-dobivanje:
2 SO2 + O2 → 2 SO3
- -otapa se u vodi dajući sumpornu kiselinu:
- SO3 +H2O → H2SO4
Kisele kiše
– u kapljicama vode sadrže sumpornu i sumporastu kiselinu
– padajući na tlo oštećuju biljni i životinjski svijet, te građevine od vapnenca i mramora,gumu i ostale materijale
Ljudskom je organizmu sumpor potreban. Prosječna osoba dnevno unese 900 mg sumpora koji je sastavni dio aminokiselina metionina i cisteina, koje se nalaze u bjelančevinama.
Miris češnjaka i crvenog luka potječe od spojeva koji sadrže sumpor.
Postoji uzrečica - ako nešto «smrdi», sadrži sumpor.
Smrad tvora sadrži tri sumporna spoja.
Sumporovodik (H2S) ima miris po trulim jajima.
Halitozu (loš dah) uzrokuju tri spoja, a sve su spojevi sumpora (vodikov sulfid, metil merkaptan i dimetil sulfid.). Ti plinovi nastaju u ustima zbog bakterija koje djeluju na hranu bogatu bjelančevinama koje sadrže sumpor.