Siarczany: sole kwasu siarkowego

Sole kwasu siarkowego określa się jako siarczany, dlatego w swoim wzorze sumarycznym zawsze zawierają anion siarczanowy [HSO4]-. Również estry kwasu siarkowego należą do siarczanów. Podobnie jak podstawowy element krzemianów, anion siarczanowy zbudowany jest przy tym w kształcie czworościanu.

Chemia rozróżnia przy tym tak zwane siarczany pierwszorzędowe, czyli wodorosiarczany, oraz drugorzędowe. „Siarczan kwaśny” bądź „dwusiarczan” to alternatywna nazwa siarczanu pierwszorzędowego. Z kolei siarczan drugorzędowy jest w chemii czasem nazywany siarczanem „obojętnym” lub „normalnym”. W obu odmianach istnieje wiele substancji, na przykład wodorosiarczan sodu (pierwszorzędowy, NaHSO4) oraz siarczan sodu (drugorzędowy, Na2SO4).

Poza siarczanami pierwszorzędowymi i drugorzędowymi należy dodatkowo wyróżnić osobną grupę obejmującą ałuny, witriole, kompleksy siarczanowe i estry siarczanowe.

Na ałuny składają się kationy jedno- i trójwartościowe oraz anion siarczanowy występujący dwukrotnie. Są to zawsze sole podwójne, np. siarczan potasu i glinu. Natomiast witriole zawierają metale dwuwartościowe z grup pobocznych, a jednocześnie także wodę krystalizacyjną.

Szczególny rodzaj połączenia cząsteczek stanowią kompleksy. Kilka ligandów przyłącza się w nich do cząstki centralnej, choć w zależności od przypadku możliwych jest również kilka cząstek centralnych. Ligandy pozostają zazwyczaj utrzymywane przez specjalne wiązania, czyli związki koordynacyjne w miejsce zwykłych wiązań kowalencyjnych.

Do estrów kwasu siarkowego często należą znane środki powierzchniowo czynne, na przykład laurylosiarczan sodu. Ich struktura charakteryzuje się zawartością soli kwasów sulfonowych oraz dłuższych reszt węglowodorowych. Pod względem chemicznym laurylosiarczan sodu pozostaje siarczanem alkoholu tłuszczowego.

W przyrodzie liczne minerały należą do siarczanów metali. Przykładem jest siarczan wapnia: wraz z zawartą wodą krystalizacyjną tworzy gips, natomiast bez wody krystalizacyjnej daje anhydryt. Sól gorzka to bardziej znana nazwa minerału epsomitu (siarczanu magnezu). W medycynie znajduje on zastosowanie jako środek przeczyszczający, a poza tym służy jako nawóz oraz środek osuszający. Z siarczanu baru lub siarczanu strontu składa się tak zwany szpat ciężki (baryt).

Siarczan często powstaje w przyrodzie wskutek przemiany siarczków (soli siarkowodoru) w siarczany. Dzieje się tak również, gdy określone bakterie przekształcają zawierającą siarkę materię organiczną, np. pozostałości białek w martwych zwierzętach i roślinach.

Reputacja siarki jest gorsza niż ona sama, a związków siarczanowych nie da się wyobrazić w naszej przyrodzie. Do siarczanów należą liczne znane minerały, ale siarczanami jest też wiele istotnych środków powierzchniowo czynnych, stosowanych przez nas w niemal wszystkich produktach do pielęgnacji ciała. Siarczan w wodzie pitnej pozostaje nieszkodliwy, natomiast wodociąg kontroluje przestrzeganie obowiązującej wartości granicznej.