Siarka (symbol S, z łac. sulphur), to pierwiastek chemiczny, należący do bloku p układu okresowego. Jest niemetalem. W temperaturze pokojowej jest ciałem stałym o barwie żółtej. Tworzy 4 stabilne izotopy: S³², S³³, S³⁴, i S³⁶. Posiada odmiany alotropowe, z których najważniejsze to: siarka rombowa, jednoskośna i amorficzna. W postaci pyłu ma działanie drażniące na błony śluzowe oczu i górnych dróg oddechowych. Sama w sobie siarka nie powoduje silnych zatruć, mimo tego, iż wiele związków siarki jest toksycznych.

Reaktywność siarki

W temperaturze pokojowej siarka jest mało aktywna, łączy się tylko z fluorem. Z innymi pierwiastkami takimi jak np. wodór, reaguje dopiero w temperaturze podwyższonej. Reakcja tworzenia siarczków metali jest reakcją egzotermiczną. Na powietrzu, po inicjacji zapłonu, siarka spala się samorzutnie niebieskim płomieniem. W reakcji powstaje ditlenek siarki, który przekształca się kolejno w tritlenek siarki, dopiero w obecności katalizatora np. V₂O₅. Ważniejsze nieorganiczne związki siarki to: kwas siarkowy (VI), kwas siarkowy (IV), siarkowodór oraz ich sole, ditlenek siarki i tritlenek siarki.

Występowanie siarki

Pod względem rozpowszechnienia w skorupie ziemskiej, siarka zajmuje 16. miejsce. Jej całkowita zawartość wynosi 0,026%. Złoża siarki znajdują się m.in. w Polsce, na Sycylii, w Luizjanie i Teksasie, na Ukrainie, w Japonii, w Turkmenistanie i Uzbekistanie.  Pierwiastek ten występuje w osadach wieku trzeciorzędowego (miocen-torton), w postaci wypełnień drobnych przestrzeni. Siarka powstała w wyniku biologicznej redukcji siarczanu (VI) wapnia przez mikroorganizmy. Zawartość siarki w skale wynosi średnio od 25-30%, a maksymalna ilość to 70%. Niemetal ten występuje zarówno w stanie rodzimym, jak i w postaci minerałów: piryt, chalkopiryt, markasyt, blenda cynowa, galena, cynober, gips, anhydryt, baryt, kainit, celestyn, kizeryt. Jest także składnikiem białek roślinnych i zwierzęcych, występuje w paliwach kopalnych będących pokładami obumarłych tkanek (szczególnie węgiel kamienny, ropa naftowa). 

Siarka jest pierwiastkiem niezbędnym do życia. Obecna jest w dwóch aminokwasach – metioninie i cysteinie oraz wielu w witaminach, hormonach czy koenzymach. Niedobór siarki w organizmie powoduje rogowacenie naskórka, łamliwość i wypadanie włosów oraz choroby paznokci.

Zastosowanie siarki

Nawozy mineralne

Około 90% siarki przetwarzane jest w kwas siarkowy (VI), który ma bardzo duże znaczenie dla światowej gospodarki. Kwas ten znajduje zastosowanie przede wszystkim w produkcji nawozów fosforowych i procesie ługownia rud. Siarka jest składnikiem nawozów mineralnych, w tym siarczanu (VI) wapnia. Pierwiastkowa siarka może być także bezpośrednio wykorzystywana przez rośliny. Bakterie glebowe przekształcają siarkę w jej rozpuszczalne pochodne.

Leki, barwniki i agrochemikalia

Organiczne związki siarki stosowane są jako leki, substancje barwiące i agrochemikalia. Szeroką grupą produktów leczniczych na bazie siarki są antybiotyki betalaktamowe, w tym penicyliny i cefalosporyny.

Siarczan (VI) magnezu jest środkiem przeczyszczającym, dodatkiem do kąpieli o działaniu złuszczającym naskórek, ale także środkiem osuszającym stosowanym w laboratoriach chemicznych.

Środki ochrony roślin

Siarka jest jednym z najstarszych fungicydów i pestycydów. Opylanie drobno zmieloną siarką elementarną stosowane jest w ochronie winorośli, truskawek i wielu innych warzyw czy upraw. Chroni w ten sposób plony przed szeregiem pleśni. Do zwalczania gryzoni stosowany jest tlenek siarki i inne związki oparte na siarce.

Celofan, włókna wiskozowe i procesy wulkanizacji to obszar zastosowań wielosiarczków węgla.

Gips (siarczan (VI) wapnia) wydobywany jest na masową skalę i stosowany m.in.  do produkcji cementu.

Siarka i jej związki w kosmetyce

Siarka pomocna jest w leczeniu chorób skóry, odpowiada za kondycję włosów, skóry i paznokci, znalazła zatem zastosowanie w balneologii, w produkcji szamponów i kosmetyków przeciwstarzeniu się skóry. Preparaty te mają działanie przeciwgrzybiczne, przeciw łupieżowi, świerzbowi, nadmiernemu łojkotowi i wypryskom skórnym.

Ze względu na stopień rozdrobnienia praktyczne zastosowanie ma siarka bezpostaciowa i koloidalna. Siarka bezpostaciowa to proszek z siarki, nierozpuszczalny w wodzie o wielkości cząstek rzędu 20 µm. Siarka koloidalna odznacza się cząstkami o wymiarach 1-500 nm. Na powierzchni skóry ulega ona redukcji do siarkowodoru, którego sole mają szkodliwy wpływ na skórę. Siarka może przenikać przez skórę jako tiosiarczan, siarkowodór i w postaci koloidalnej.

W kosmetyce stosuje się siarkę w formie zasypek, maści i emulsji.  Prócz czystej siarki zastosowanie w kosmetykach znalazły także związki siarki. Powszechnie stosowane są sole tlenowe kwasów siarkowych (kwasu siarkowego (IV) i siarkowego (VI) oraz tiosiarkowego). Najczęściej wykorzystuje się siarczany (VI) litowców i berylowców.

Siarczan(VI) baru ma postać białych kryształów. Odznacza się wysoką temperaturą topnienia i nie jest toksyczny. Wykazuje właściwości kryjące. Stanowi podstawę pudrów. Jest także substancją zmętniającą np. w szamponach.

Spośród hydratów w kosmetyce stosuje się hydrat siarczanu (VI) magnezu oraz hydrat siarczanu (VI) wapnia – gips.

Pierwszy z tych związków ma właściwości ściągające, lekko znieczulające oraz przeciwzapalne. Łagodzi także skutki oparzeń słonecznych, w związku z czym stosowany jest w preparatach po opalaniu oraz solach do kąpieli. Gips i gips palony stosowane są jako składniki pudrów kamiennych oraz past do zębów.

Sole alkilosiarczanów, w tym popularny laurylosiarczan sodu to kolejna grupa związków siarki stosowana w kosmetykach. Związki te posiadają dobre właściwości myjące, nie drażniąc przy tym skóry i błon śluzowych. Wykazują stałość właściwości bez względu na zmianę pH. Pienią się w twardej wodzie. Stosowane są w szamponach, preparatach do kąpieli i do higieny jamy ustnej.

Sole oksyetylenowanych alkilosiarczanów także posiadają właściwości myjące i pianotwórcze. Łatwo ulegają biodegradacji. Są dobrze tolerowane przez skórę i nie działają drażniąco. Mogą być zatem stosowane w produkcji kosmetyków do higieny miejsc intymnych.

Obserwowane działania niepożądane, w tym podrażnienia dróg moczowych u dzieci, w przypadku soli p-alkiloarylosulfonianów, sprawiły że związki te są co raz rzadziej stosowane są w przemyśle kosmetycznym. Aby zminimalizować ich negatywny wpływ na organizm wprowadza się je do produktu w postaci soli z trietanoloaminą. Często w preparatach dla dzieci stosuje się także pochodne kwasów sulfobursztynowego i izotionowego, tauryny oraz sulfonianów α-olefinowych.

Działanie przeciwdrobnoustrojowe związków siarki wykorzystane zostało w kosmetykach bioaktywnych. Związki siarki, z tego względu używane są także jako konserwanty. Przykładem jest preparat Kathon CG – mieszanina 5-chloro-2-metyloizotiazolin-3-onu oraz 2-metyloizotiazolin- 3-onu, w stosunku 3:1. Mieszanina ta stosowana jest w kremach, szamponach i preparatach do kąpieli. W szamponach przeciwłupieżowych stosuje się OMDS, czyli 1,1’-ditlenek-2,2’-ditiobispirydyny, który jest dobrze tolerowany przez skórę i błony śluzowe oraz pirytion cynku, czyli N-tlenek pirydyno-2-tiolanu cynku.

Trwała ondulacja i depilacja

Kwas tioglikolowy i tiomlekowy wchodzą w skład preparatów do trwałej ondulacji. Kwasy te redukują poprzeczne mostki disiarczkowe cysteiny w strukturze keratyny. Sole strontu i baru tych kwasów mają działanie depilujące, używane są w celu usuwania włosów.

Właściwości antyoksydacyjne oraz działanie przeciwstarzeniowe

Kwas α-liponowy, zawierający w swojej strukturze siarkę, unieszkodliwia wolne rodniki, regeneruje zredukowane ilości innych przeciwutleniaczy, w tym witaminy E i C. Posiada właściwości złuszczające, wygładza powierzchnię skóry. Wraz z L-karnityną wykazują właściwości detoksykacyjne i antyoksydacyjne, co pozwala na stosowanie ich w kuracjach przeciwstarzeniowych.

Biotyna – witamina B7 lub witamina H to związek odporny na ogrzewanie i promieniowanie UV. Bierze udział w syntezie keratyny oraz substancji spajającej komórki rogowe skóry, włosów i paznokci. Działa przeciwzmarszczkowo, reguluje gospodarkę lipidową skóry, hamuje aktywność gruczołów łojowych. Wraz z witaminą K uczestniczy w syntezie protrombiny, wspiera działanie układu immunologicznego. Biotyna jest głównym składnikiem kosmetyków do pielęgnacji  skóry i włosów, preparatów anti-age do stosowania wewnętrznego i zewnętrznego, ale także przy terapii trądziku i łamliwości paznokci.

Związki zapachowe

Związki lotne, w których obecne są osmofory siarkowe, takie jak: grupa tioeterowa, tiokarbonylowa, tioformylowa czy merkaptanowa, odznaczają się nieprzyjemnym zapachem. Mimo to wśród tej grupy cząsteczek znaleźć można związki o przyjemnym zapachu. Przykładem takiej substancji jest mententiol – zapach grejpfruta, mentantiolon – zapach porzeczki z tropikalną nutą marakui czy octanu mentan-8-tiol-3-onu, odznaczający się zielonym zapachem z wyczuwalną nutą czarnej porzeczki.

Siarka w balneoterapii

Związki siarki mogą być rozpuszczalne w wodzie, w związku z czym mają zastosowanie w kąpielach leczniczych i w wodach siarkowych. Wody te mają charakter lekko kwaśny, wykazują działanie keratoplastyczne, skóra staje się bardziej sprężysta, elastyczna i gładka. Podczas kąpieli rozszerzają się naczynia włosowate, pobudza się mikrokrążenie, metabolizm skóry i głębiej położonych narządów. Kąpiele te zaleca się w przypadku problemów z nadmiernym rogowaceniem, łuszczycą, przy wyprysku łojkotowym, atopowym zapaleniu skóry.

Kosmetyki z siarką dostępne na rynku są zdaniem ich producentów niezawodne w walce z dolegliwościami skóry trądzikowej. Dostępne są żele do mycia twarzy, toniki, płyny micelarne, serum antytrądzikowe oraz kremy do pielęgnacji.

Czym są balneokosmetyki?

Balneokosmetyki to dermokosmetyki pielęgnacyjne oparte na bazie naturalnych, leczniczych surowców uzdrowiskowych. Jednym z takich surowców jest wysokozmineralizowana woda siarczkowa. W preparatach tych obecne są biosiarka i siarka.

Biosiarka – pomaga w redukowaniu nadmiaru sebum, łagodzi zaczerwienienia, pomaga w oczyszczaniu porów i zapobiega rozprzestrzenianiu się wyprysków i zaskórników. Jest mieszaniną siarki, agaru i  gumy arabskiej.

Siarka – działa przeciwgrzybiczno i przeciwbakteryjnie, reguluje pracę gruczołów łojowych, zmniejszając wydzielanie się sebum.

Tonik z biosiarką

Tonik przeznaczony jest do codziennej pielęgnacji skóry z problemami związanymi z nadmiernym wydzielaniem sebum czy rogowaceniem naskórka, tj. przy łuszczycy, trądziku, trądziku różowatym, łojotoku, egzemach skórnych. Może być używany także w przypadku podrażnień i szorstkiej skóry.

Tabela. Receptura toniku z biosiarką 

Przygotowanie toniku:

Surowce zmieszać w temperaturze pokojowej. Przechowywać przez okres do 6 miesięcy w szczelnie zamkniętej butelce. Przed każdym użyciem wstrząsnąć.