Kiedyś w laboratorium (80.) - Bielenie kwiatów siarką

 Jednym ze stosunkowo częstych doświadczeń na pokazach chemii jest bielenie kwiatów i materiałów dwutlenkiem siarki, będące zresztą zwykle kontynuacją eksperymentów z siarką. Po pokazaniu jak siarka wygląda i jak się stapia, następuje podpalenie w pojemniku z tlenem. Potem do pojemnika wkłada się różę i voila, mamy pokaz właściwości siarki. 

Kolba z tlenkiem siarki. Płatek róży zwykły i wybielony

A gdyby pod ręką nie było siarki? 

W takiej sytuacji znalazłem się w zeszłym roku, gdy przygotowywałem pokaz na imprezę firmową. Byłoby fajnie to pokazać, ale pod ręką nie było głównego składnika. I myślę, że w podobnej sytuacji może być wiele szkolnych pracowni chemicznych. Ale od czego jestem chemikiem. Przecież zarówno siarkę do pokazania jak i jej tlenek można wytworzyć z odczynników dostępnych na każdej pracowni analitycznej. 

Jednym z często stosowanych odczynników przy miareczkowaniu jodometrycznym jest tiosiarczan sodu. Związek zawierający dwa atomy siarki na bardzo różnych stopniach utlenienia. Jeden to centralny atom anionu siarczanowego, do którego normalnie podłączone są cztery tleny, o stopniu utlenienia +6. Drugi zastępuje jeden tlen i ma stopień utleniania -2. W zasadzie pełni tutaj rolę siarczku. Siarczku siarki, żeby było ciekawiej. 

Połączenie takie można otrzymać gotując siarkę z siarczynem sodu, jest to jednak reakcja w pełni odwracalna i to właśnie wykorzystamy w tym przypadku. Właściwości związku można przedstawić na dwa sposoby, oba mogą być użyte na pokazach.  W pierwszym robimy niezbyt mocny około 1% roztwór tiosiarczanu, wlewamy do większej zlewki i mieszając dodajemy kilka kropli kwasu solnego. Początkowo nic się nie dzieje, ale z czasem roztwór zaczyna opalizować. Wydaje się niebieskawy, światło przechodzące staje się żółte. Stopniowo mętność narasta aż roztwór wygląda jak chude mleko. Przechodzące światło staje się czerwone o ile jeszcze prześwieca.

Drugi sposób wykorzystałem na pokazach. Do kolby zamykanej korkiem wsypałem łyżeczkę tiosiarczanu i polałem rozcieńczonym kwasem solnym. W kwaśnych warunkach następuje proces nie będący prostym odszczepieniem jonu siarczkowego. Część z nich utlenia się do siarki pierwiastkowej, zaś część jonów tiosiarczanowych redukuje do siarczynowych. Te zaś na kwaśno zmieniają się w nietrwały kwas, który odszczepia wodę i daje dwutlenek siarki. 

Do naczynia z dwutlenkiem wkładamy zawieszony na nitce płatek róży lub mały kwiat. Wybielenie następuje w ciągu minuty, zaczynając od brzegów. Dłużej zabarwione zostają grubsze żyłki. Jeśli płatek jest mocno woskowy, można go wcześniej zwilżyć.

Dwutlenek siarki zamienia naturalne barwniki, głównie antocyjany, w formy sulfonowane. Powoduje to przerwanie struktur elektronowych odpowiedzialnych za wyraźne zabarwienie. [1] Dawniej tłumaczono reakcję redukcją do form leuko, ale tych nie wykryto w odbarwionych roztworach (nie wiem jak to teraz wygląda w podręcznikach). Powstałe produkty nie są trwałe. Ulegają stopniowemu rozpadowi, toteż odbarwione w ten sposób kwiaty stopniowo wracają do poprzedniego koloru, choć zwykle nie jest to powrót do takiej samej intensywności.

Gdy już kończymy pokaz warto zwrócić uwagę na żółtawy, kłaczkowaty osad. To elementarna siarka. Jakby ktoś bardzo potrzebował konkretnie siarki może to być jedna z dróg wytworzenia, choć chyba niezbyt tania.

----------

[1] https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-1-4615-4139-4_43