Siarka, selen – wzory, właściwości, otrzymywanie, zastosowanie

Siarka i selen- wzory, właściwości

Siarka i selen to odpowiednio drugi i trzeci pierwiastek VI grupy układu okresowego, pierwszym pierwiastkiem w tej grupie jest tlen, jednak jego własności są znacząco różne. Siarka i selen mają zdecydowanie niższą elektroujemność niż tlen, i mogą przyjmować wyższe stopnie utlenienia (do +VI), tworząc stabilne związki z tlenem i fluorowcami, np., . W stanie wolnym, zarówno siarka jak i selen są ciałami stałymi. W stanie wolnym, zarówno siarka jak i selen są ciałami stałymi. Siarka przyjmuje szereg odmian alotropowych o różnych strukturach, z których najczęściej występujące jest odmiany składają się z pierścieni . Są to: siarka rombowa (α), siarka jednoskośna (β) i znacznie rzadsza odmiana γ. Selen występuje w postaci długich łańcuchów połączonych wiązaniami pojedynczymi. Wybrane właściwości siarki i selenu przedstawiono w tabeli 1.

Tabela 1: Wybrane właściwości siarki i selenu

Nazwa pierwiastka	Symbol	Konfiguracja elektronowa	Trwałe Izotopy	Temp. przemian fazowych [K]		Główne źródło w przyrodzie
				topnienia	wrzenia
Siarka			(95,02%),  (0,75%),  (4,21%), (0,02%)	388,36	718,8	W postaci zanieczyszczeń w ropie naftowej, węglu i gazie ziemnym
Selen			(0,87%), (9,36%),  (7,63%), (23,78%),  (49,61%) **	494,0	958,0	Jako zanieczyszczenie w minerałach siarczkowych (zastępuje część siarki)

** Selen ponadto posiada 2 izotopy promieniotwórcze o dużym  :  (ślady,),  (8,73%, )

Siarka i selen- występowanie w przyrodzie

W przyrodzie, siarka występuje jako wolny pierwiastek, głównie w postaci wspomnianej wyżej siarki rombowej lub jednoskośnej. Występuje również w postaci szeregu minerałów siarczkowych (sole kwasu siarkowodorowego) i siarczanowych (sole kwasu siarkowego(VI)). Najważniejsze minerały siarczkowe to piryt , chalkopiryt , sfaleryt , galena . Wśród minerałów siarczanowych można wymienić: anhydryt , gips krystaliczny – uwodniony , chalkantyt – uwodniony , baryt – . Obecnie, większość siarki produkowanej na świecie powstaje w procesach odsiarczania paliw kopalnych (ropy, węgla) lub w procesach odsiarczania spalin przemysłowych.

Selen w przyrodzie występuje głównie w postaci zanieczyszczeń w minerałach siarczkowych. Rzadko występuje w formie czystego pierwiastka lub minerałów. Przemysłowo, selen otrzymywany jest jako produkt uboczny podczas elektrolitycznego oczyszczania miedzi lub podczas produkcji kwasu siarkowego(VI).

Zarówno siarka, jak i selen są niezbędne dla organizmów żywych: siarka jako makroelement, wchodzący w skład aminokwasów cysteiny i metioniny. Cysteina odgrywa istotną rolę w kształtowaniu trójwymiarowej struktury białek (mostki dwusiarczkowe) oraz w procesach utleniania-redukcji jako fragment tripeptydu – glutationu (GSH). Selen natomiast jest pierwiastkiem śladowym, występującym w organizmach w postaci selenowodoru,  oraz w  strukturze aminokwasów – selenocysteiny i selenometioniny, a także metyloselenocysteiny, które są selenowymi analogami cysteiny, metioniny i metylocysteiny.

Siarka i selen- otrzymywanie

Siarkę wydobywa się albo przez metody odkrywkowe, lub też poprzez wytopienie jej z wydobytej skały.  Siarkę można także otrzymać z dwutlenku siarki redukując ją np. tlenkiem węgla lub koksem. Pozyskiwanie siarki z siarkowodoru jest kolejną metodą otrzymywania czystej siarki.

Selen natomiast otrzymuje się w procesie ubocznym rafiancji rud miedzi i siarki. Inną metodą jest wytracanie hydrazyną selenu z kwasu selenowego .

Siarka i selen- zastosowania

Siarka w stanie wolnym wykorzystywana jest w procesie wulkanizacji gumy (produkcja opon różnego typu), w którym wielosiarczki sieciują organiczny polimer. Pierwiastkowa siarka jest również składnikiem prochu strzelniczego. W postaci siarczanu wapnia (minerały gips i anhydryt) siarka znajduje zastosowanie w budownictwie (cement portlandzki) i do produkcji nawozów sztucznych. Kwas siarkowy(VI),  jest jednym z podstawowych chemikaliów przemysłowych.

Selen znajduje zastosowanie głównie w produkcji barwnego szkła (kolor czerwony szkła uzyskiwany jest dzięki mieszance selenku kadmu i siarczku kadmu) oraz w produkcji ogniw słonecznych (selenek miedzi – indu – galu), a także w procesie elektrolitycznego otrzymywania manganu.

Związki siarki i selenu

Do najważniejszych związków siarki i selenu należą siarczki i selenki (stopień utlenienia –II), tlenki (stopnie utlenienia +IV, +VI, ale również inne) oraz kwasy tlenowe (+IV i +VI). Związki te są szerzej opisane w dalszych tekstach.