Cynk i siarka
Gwałtowna reakcja
Cynk jest pierwiastkiem z klasy metali przejściowych. Został odkryty w Indiach lub Chinach w czasach starożytnych, ale do Europy zawędrował dopiero w XVII wieku. Cynk jest miękkim, kruchym metalem o błękitnobiałej barwie.
Siarka natomiast jest niemetalem. Pierwiastek ten posiada kilka odmian alotropowych, z których trzy najważniejsze to siarka rombowa, jednoskośna i amorficzna. Siarka jest substancją krystaliczną, o barwie żółtej. W zwykłych warunkach jest stosunkowo krucha.
Cynk i siarka wykazują duże wzajemne powinowactwo i łatwo wchodzą ze sobą w reakcje. Reakcja łączenia tych dwóch pierwiastków jest bardzo gwałtowna i egzotermiczna, a dodatkowo zapewnia ciekawy efekt wizualny.
Potrzebne substancje
Szanowny czytelnik zapewne domyśla się już, że będziemy potrzebować dwóch substancji:
- Siarka S,
- Cynk Zn
Zarówno cynk, jak i siarka muszą być jak najdokładniej sproszkowane. W przypadku siarki wystarczy rozdrobnienie w moździeżu.
Ostrzeżenie: Reakcja ma bardzo gwałtowny przebieg, należy koniecznie stosować okulary ochronne! Mieszaniny sproszkowanego cynku i siarki nie wolno przechowywać! Doświadczenie należy przeprowadzać pod wyciągiem lub na zewnątrz. Autor nie bierze jakiejkolwiek odpowiedzialności za wszelkie mogące powstać szkody. Robisz to na własne ryzyko!
Wykonanie
Sproszkowany cynk i siarkę należy ostrożnie wymieszać w stosunku wagowym 2:1. Niewielką ilość mieszaniny (około 3-4g) trzeba usypać w kształcie stożka na niepalnej powierzchni, na przykład na płytce azbestowej, ceramicznej lub metalowej. Reakcję najlepiej przeprowadzać na zewnątrz z powodu dużej ilości powstającego dymu. Do zainicjowania reakcji jest konieczne lokalne podgrzanie mieszaniny. Dobrym rozwiązaniem jest lont pirotechniczny. Prosty lont do tego typu doświadczeń można wykonać samodzielnie; wystarczy natrzeć pasek bibuły chloranem(V) potasu. Efekt doświadczenia można zobaczyć na filmie:
Reakcja trwa tylko ułamek sekundy; powstaje chmura zielonkawo-żółtego płomienia oraz duża ilość dymu. Wyraźnie słyszalny jest też dźwięk towarzyszący reakcji. Oprócz dymu powstaje duża ilość siarczku cynku, który opada w postaci pyłu. Z racji bardzo krótkiego trwania chmury ognia fotografowanie efektu przedstawia pewną trudność. Mimo wszystko poniżej przedstawiam dwa ujęcia:
W czasie trwania reakcji często dochodzi do bardzo efektownego zjawiska powstawania ognistej chmurki w charakterystycznym kształcie grzyba. Efekt ten trwa bardzo krótko i najłatwiej zaobserwować go kiedy doświadczenie przeprowadzamy w ciemności. Poniżej przedstawiam spowolnione, poklatkowe zdjęcia:
Wyjaśnienie
Z chemicznego punktu widzenia jest to najzwyklejsza reakcja syntezy. Po lokalnym ogrzaniu cynk zaczyna reagować z siarką według równania:
Reakcja ta jest silnie egzotermiczna, więc po inicjacji podtrzymuje się już sama.
Życzę miłej i pouczającej zabawy:)
Literatura dodatkowa:
- Emsley J., Nature's Building Blocks: An A-Z Guide to the Elements, Oxford University Press, 2011, str. 499–505
- Roesky H.W., Möckel K., Niezwykły świat chemii, Wydawnictwo Adamantan, 2001, str. 210-211
- Stwertka A., Guide to the Elements, Oxford University Press, 1998
Marek Ples