Οι ιδιότητες του θείου είναι ότι είναι ένα χημικό στοιχείο που είναι κίτρινο, άοσμο και πολύ κοινό κοντά σε ηφαιστειακές περιοχές και θερμές πηγές. Οι ενώσεις που περιέχουν θείο έχουν μεγάλη σημασία στη βιομηχανία και τη βιολογία. Το θείο είναι γνωστό ως θειάφι, που χρονολογείται από την αρχαιότητα. Μια κοινή εναλλακτική ορθογραφία είναι «θείο».
Το στερεό θείο κυριαρχεί ως δακτύλιος οκτώ ατόμων, αλλά υπάρχουν και άλλοι δακτύλιοι με λιγότερα άτομα. Όταν καίγεται, το θείο εμφανίζει μια μπλε φλόγα που απελευθερώνει διοξείδιο του θείου, SO2. Αυτή η ένωση μπορεί να συνδυαστεί με νερό στις βλεννογόνους μεμβράνες ενός ατόμου για να σχηματίσει αραιό θειικό οξύ, H2SO3, το οποίο δρα ως ασθενές οξύ.
Η μυρωδιά που συνήθως συνδέεται με το θείο δεν οφείλεται στο στοιχειακό θείο, αλλά σε άλλες ενώσεις θείου που έχουν σχηματιστεί. Για παράδειγμα, το υδρόθειο, H2S, είναι ένα δηλητηριώδες αέριο που αναδίδει τη μυρωδιά των σάπιων αυγών. Μικρές ποσότητες σχηματίζονται καθώς η υγρασία στον αέρα προκαλεί οξείδωση του θείου. Μία από τις πηγές του είναι τα λύματα και περιστασιακά αποδεικνύεται μοιραία για τους εργαζόμενους σε τάφρους λυμάτων. Το διοξείδιο του θείου που σχηματίζεται από την καύση του θείου μυρίζει σαν καμένα σπίρτα.
Το θείο παρουσιάζει ένα φαινόμενο γνωστό ως αλλοτροπισμό, που σημαίνει ότι μπορεί να υπάρχει σε διάφορες μορφές. Διαθέτει κρυστάλλους διαφορετικών τύπων ανάλογα με τη θερμοκρασία. Οι πιο κοινές μορφές είναι γνωστές ως ρομβικές και μονοκλινικές. Πάνω από τους 356° F (96° C), η μονοκλινική μορφή είναι σταθερή και κάτω από αυτή τη θερμοκρασία η ρομβική μορφή είναι η σταθερή μορφή.
Οι ιδιότητες του θείου, στη λιωμένη του μορφή, είναι ασυνήθιστες καθώς μοιάζει με σιροπιαστό υγρό σε υψηλότερες θερμοκρασίες. Γενικά, οι ενώσεις γίνονται καθαρά υγρά σε υψηλές θερμοκρασίες. Στους 593° F (160° C), οι οκτώ δακτύλιοι ατόμων ανοίγουν και ενώνονται μεταξύ τους. Σχηματίζουν αλυσίδες διαφορετικού μήκους, που κυμαίνονται από οκτώ έως αρκετές χιλιάδες άτομα. Εάν το υγρό θείο χυθεί γρήγορα στο νερό, σχηματίζει πολυμερή γνωστά ως πλαστικό ή άμορφο θείο, το οποίο μπορεί να διαρκέσει αρκετές ημέρες.
Μια ιδιότητα του θείου είναι η τάση του να συνδυάζεται με άλλες ενώσεις και να σχηματίζει ορυκτά. Βρίσκεται συχνά ως θειικά και θειούχα ορυκτά. Ένα παράδειγμα είναι ο θειούχος σίδηρος ή ο πυρίτης, το FeS2, πιο γνωστό ως «χρυσός του ανόητου». Η ευρέως χρησιμοποιούμενη βιομηχανική και φαρμακευτική ένωση άλατα Epsom, MgSO4.7H2O, είναι ένα άλλο παράδειγμα.
Το θείο είναι πολύ σημαντικό στη βιολογία και απαιτείται για όλα τα ζωντανά κύτταρα. Αρκετά από τα αμινοξέα που συνθέτουν τις πρωτεΐνες περιέχουν θείο ως μέρος της δομής τους. Ένα από αυτά τα αμινοξέα είναι η κυστεΐνη και μπορεί να σχηματίσει δεσμούς δύο ομάδων θείου που δίνουν μεγάλη δύναμη στις πρωτεΐνες. Αυτό ονομάζεται δισουλφιδικός δεσμός.
Οι εμπορικές διεργασίες που χρησιμοποιούν θείο γενικά χρησιμοποιούν θείο σε συνδυασμό με άλλες ενώσεις, αν και ο βουλκανισμός του καουτσούκ είναι μια διαδικασία που χρησιμοποιεί στοιχειακό θείο. Το θείο χρησιμοποιείται επίσης ως μυκητοκτόνο, και στην παρασκευή πυρίτιδας. Το θειικό οξύ, H2SO4, είναι μια βιομηχανική χημική ουσία υψηλής παραγωγής παγκοσμίως. Χρησιμοποιείται στην παραγωγή φωσφορικών λιπασμάτων, σε διυλιστήρια πετρελαίου και στην εξόρυξη ορυκτών.
Οι φυσικές ιδιότητες του θείου είναι ότι έχει ατομικό αριθμό 16 και ατομικό βάρος 32.06. Έχει σημείο τήξης 235° F (113° C) και σημείο βρασμού 832° F (444° C). Η πυκνότητά του είναι 2.067 γραμμάρια ανά κυβικό εκατοστό. Υπάρχουν τέσσερα σταθερά ισότοπα που βρίσκονται φυσικά. Κανένα από αυτά δεν είναι ραδιενεργό, αλλά το ραδιενεργό ισότοπο 35S χρησιμοποιείται πειραματικά.
Οι χημικές ιδιότητες του θείου περιλαμβάνουν κοινές καταστάσεις οξείδωσης 6, 4, 2 και -2. Ενώσεις όπως το θειικό οξύ, που έχουν κατάσταση οξείδωσης 6, είναι οξειδωτικοί παράγοντες. Άλλες ενώσεις με καταστάσεις οξείδωσης -2, όπως το υδρόθειο, δρουν μόνο ως αναγωγικοί παράγοντες. Το στοιχειακό θείο δεν είναι διαλυτό στο νερό, αλλά μπορεί να διαλυθεί σε δισουλφίδιο του άνθρακα.