Алотропія Сульфуру також зумовлена відмінностями в складі та будові утворених цим елементом простих речовин, здатних до взаємоперетворення. Кристалічна сірка - крихка речовина жовтого кольору, не розчиняється у воді. Сірка важча за воду, тому її кристали опускаються на дно посудини. Однак уміщений у посудину з водою порошок сірки спливає на поверхню. Це відбувається тому, що цей неметал водою не змочується. Сірка - діелектрик і від тертя сильно електризується та набуває від’ємного заряду.

Сірка складається із циклічних молекул S8, що мають форму корони. Кристалічна сірка плавиться за температури 113 °С. З розплаву під час повільного охолодження утворюються кристали іншої форми: ромбічна сірка перетворюється на моноклінну (рис. 17.3). Унаслідок відмінностей у просторовому розташуванні молекул сірки у кристалах ці алотропні модифікації відрізняються густиною, кольором тощо.

Рис. 17.3. 1. Молекула сірки за звичайних умов має циклічну будову: А - вигляд згори, Б - вигляд збоку. Ромбічна сірка (2) за нагрівання перетворюється на моноклінну сірку (3)

Спостерігати за плавленням сірки (рис. 17.4) не лише цікаво, а й пізнавально.

Рис. 17.4. Плавлення сірки супроводжується зміною будови її молекул і, як наслідок, - змінами кольору, в’язкості розплаву тощо

Унаслідок підвищення температури руйнуються слабкі міжмолекулярні зв’язки в кристалах і вивільняються циклічні молекули S8, які набувають певної рухливості. В’язкість цього розплаву менша за в’язкість води. За температури 195 °С в’язкість розплаву сірки зростає чи не в 10 000 разів, тому він не виливається з пробірки. Унаслідок руйнування циклів S8 утворюються відкриті структури, кінцеві атоми яких сполучаються між собою в полімерні ланцюги, що містять мільйони атомів Сульфуру. З подальшим підвищенням температури полімерні ланцюги руйнуються, стають коротшими, тож в’язкість розплаву зменшується. Якщо його температуру різко знизити, виливши в посудину з холодною водою (рис. 17.5), дістанемо пластичну сірку, яка за механічними властивостями нагадує гуму чи пластилін: її форму легко можна змінити.

Рис. 17.5. Утворення пластичної сірки (1) та її структура (2)

Пластична сірка, так само як й інші алотропні модифікації Сульфуру, згодом перетворюється на ромбічну сірку, найстійкішу з-поміж них. Докладніше про властивості ромбічної та моноклінної сірки ви зможете дізнатися з таблиці 4 Додатка.

Чи не кожному з тих, хто користується сірниками, відома одна з алотропних модифікацій Фосфору - червоний фосфор. Він - складник намазки сірникової коробки. Проте назву «Фосфор», що походить від грецького φωσφοροξ та означає «світлоносний», хімічний елемент дістав завдяки іншій алотропній модифікації - білому фосфору. Цю речовину 1869 року відкрив гамбурзький алхімік-аматор Бранд (рис. 17.6).

Рис. 17.6. Алхімік, який у пошуках філософського каменю відкрив фосфор. Джозеф Райт (Райт з Дербі), 1771 рік

Згодом тривалим нагріванням у закритій посудині білого фосфору добули червоний фосфор. Пізніше добули ще кілька алотропних модифікацій Фосфору (про них ви можете дізнатися з таблиці 1 Додатка). Відмінності в будові двох найважливіших алотропних модифікацій Фосфору легко зрозуміти з рисунка (17.7).

Рис. 17.7. 1. Білий фосфор Р4 - молекулярна речовина. 2. Червоний фосфор (Р4)n - полімерна сполука складної будови

Тож не дивно, що як фізіологічна дія, так і фізичні властивості та хімічна активність білого та червоного фосфору істотно різняться. Білий фосфор - дуже отруйний, червоний - малотоксичний. Зовні білий фосфор схожий на парафін, м’який, його легко деформувати, розрізати ножем. Плавиться ця речовина за температури 44,2 °С, розчиняється в багатьох органічних розчинниках, наприклад сірковуглеці.

Натомість червоний фосфор розчиняється лише в розплавлених свинці та бісмуті. За нагрівання він не плавиться, а зазнає сублімації, під час якої перетворюється на білий фосфор. Якщо сублімація відбувається в інертній атмосфері, на стінках посудини осідає білий фосфор. Із часом білий фосфор дуже повільно перетворюється на червоний.

Цікаво і пізнавально

Фосфорний некроз щелепи у XIX столітті був професійним захворюванням персоналу сірникових фабрик, де використовували білий фосфор. 2 липня 1888 року після звільнення однієї з працівниць на Лондонській сірниковій фабриці почався страйк робітниць, який супроводжувався демонстрацією. Працівницю було звільнено за відмову написати спростування до статті відомої журналістки, борця за права жінок Анні Безант про жахливі умови праці і фосфорний некроз зокрема. Ця подія ввійшла у світову історію й культуру настільки, що в 1960-х роках слідами тих подій поставлено мюзикл «Дівчата-Сірничниці» (The Matchgirls).