Síra je v přírodě poměrně běžný chemický prvek (šestnáctý v obsahu v zemské kůře a šestý v přírodních vodách). Existuje jak přírodní síra (volný stav prvku), tak její sloučeniny.
Síra v přírodě
Mezi nejvýznamnější přírodní sirné minerály patří pyrit železitý, sfalerit, galenit, rumělka, antimonit. Světový oceán obsahuje především ve formě síranů vápníku, hořčíku a sodíku, které způsobují tvrdost přírodních vod.
Jak se získává síra?
Těžba sirných rud se provádí různými metodami. Hlavním způsobem, jak získat síru, je tavit ji přímo na poli.
Pokrytá těžba zahrnuje použití bagrů k odstranění vrstev hornin, které pokrývají sirnou rudu. Po rozdrcení rudných vrstev výbuchy jsou odeslány do sírové huti.
V průmyslu se síra získává jako vedlejší produkt procesů v tavicích pecích při rafinaci ropy. Je přítomen ve velkém množství v zemním plynu (napřoxid siřičitý nebo sirovodík), jehož těžba se ukládá na stěnách použitého zařízení. Jemně rozptýlená síra zachycená z plynu se používá v chemickém průmyslu jako surovina pro výrobu různých produktů.
Tuto látku lze také získat z přírodního oxidu siřičitého. K tomu se používá Clausova metoda. Spočívá ve využití „sírových jímek“, ve kterých se síra odplyňuje. Výsledkem je modifikovaná síra široce používaná v asf altovém průmyslu.
Hlavní alotropní modifikace síry
Síra má alotropii. Je známo velké množství alotropních modifikací. Nejznámější jsou kosočtverečná (krystalická), jednoklonná (jehlicová) a plastická síra. První dvě modifikace jsou stabilní, třetí se po ztuhnutí změní na kosočtverec.
Fyzikální vlastnosti charakterizující síru
Molekuly ortorombických (α-S) a monoklinických (β-S) modifikací obsahují každá 8 atomů síry, které jsou spojeny v uzavřeném cyklu jednoduchými kovalentními vazbami.
Za normálních podmínek má síra kosočtverečnou modifikaci. Je to žlutá pevná krystalická látka s hustotou 2,07 g/cm3. Taje při 113 °C. Hustota jednoklonné síry je 1,96 g/cm3, její bod tání je 119,3 °C.
Při roztavení síra expanduje a stává se žlutou kapalinou, která při 160 °C zhnědne apři teplotě asi 190 °C se změní na viskózní tmavě hnědou hmotu. Při teplotách nad touto hodnotou klesá viskozita síry. Asi při 300 °C přechází opět do kapalného tekutého stavu. To je způsobeno skutečností, že během zahřívání síra polymeruje, přičemž se zvyšující se teplotou se prodlužuje délka řetězce. A když teplota dosáhne více než 190 °C, pozoruje se zničení polymerních jednotek.
Při přirozeném ochlazování sirné taveniny ve válcových kelímcích vzniká tzv. kusová síra - kosočtverečné krystaly velkých velikostí, mající zdeformovaný tvar ve formě osmistěnů s částečně "proříznutými" čely nebo rohy.
Pokud se roztavená látka podrobí rychlému ochlazení (například pomocí studené vody), lze získat plastickou síru, což je elastická pryžovitá hmota nahnědlé nebo tmavě červené barvy o hustotě 2,046 g /cm 3. Tato modifikace je na rozdíl od rombické a monoklinické nestabilní. Postupně (během několika hodin) mění barvu na žlutou, stává se křehkou a mění se v kosočtverec.
Když se sirné páry (vysoce zahřáté) zmrazí kapalným dusíkem, vytvoří se jeho fialová modifikace, která je stabilní při teplotách pod minus 80 °C.
Síra se ve vodním prostředí prakticky nerozpouští. Vyznačuje se však dobrou rozpustností v organických rozpouštědlech. Špatný vodič elektřiny a tepla.
Bod varu síry je 444,6 °C. Proces varu je doprovázen uvolňováním oranžovožlutých par, skládajících se převážně z molekul S8, které při následném zahřívání disociují, což vede k vytvoření rovnovážných forem S 6, S4 a S2. Dále, při zahřívání se velké molekuly rozkládají a při teplotách nad 900 stupňů se páry skládají prakticky pouze z molekul S2, disociujících na atomy při 1500 ° С.
Jaké jsou chemické vlastnosti síry?
Síra je typický nekov. chemicky aktivní. Oxidační-redukční vlastnosti síry se projevují ve vztahu k řadě prvků. Při zahřívání se snadno kombinuje s téměř všemi prvky, což vysvětluje jeho povinnou přítomnost v kovových rudách. Výjimkou jsou Pt, Au, I2, N2 a inertní plyny. Oxidační stavy, které síra ve sloučeninách vykazuje, jsou -2, +4, +6.
Vlastnosti síry a kyslíku způsobují, že na vzduchu hoří. Výsledkem této interakce je vznik sirných (SO2) a sírových (SO3) anhydridů, které se používají k výrobě sirných a sírových kyseliny.
Při pokojové teplotě se redukční vlastnosti síry projevují pouze ve vztahu k fluoru, při reakci, se kterou vzniká fluorid sírový:
S + 3F2=SF6.
Při zahřátí (ve formě taveniny) interaguje s chlórem, fosforem, křemíkem, uhlíkem. V důsledku reakcí s vodíkem kromě sirovodíku tvoří sulfany kombinované s běžnýmvzorec H2SX.
Oxidační vlastnosti síry jsou pozorovány při interakci s kovy. V některých případech lze pozorovat docela prudké reakce. V důsledku interakce s kovy vznikají sulfidy (sloučeniny síry) a polysulfidy (polysirné kovy).
Při dlouhodobém zahřívání reaguje s koncentrovanými oxidačními kyselinami a zároveň oxiduje.
Dále zvažte hlavní vlastnosti sloučenin síry.
Oxid siřičitý
Oxid sírový (IV), také nazývaný oxid siřičitý a siřičitý anhydrid, je plyn (bezbarvý) s štiplavým, dusivým zápachem. Má tendenci zkapalňovat pod tlakem při pokojové teplotě. SO2 je oxid kyseliny. Vyznačuje se dobrou rozpustností ve vodě. V tomto případě se tvoří slabá, nestabilní kyselina siřičitá, která existuje pouze ve vodném roztoku. V důsledku interakce oxidu siřičitého s alkáliemi vznikají siřičitany.
Má poměrně vysokou chemickou aktivitu. Nejvýraznější jsou redukční chemické vlastnosti oxidu sírového (IV). Takové reakce jsou doprovázeny zvýšením oxidačního stavu síry.
Oxidační chemické vlastnosti oxidu sírového se projevují v přítomnosti silných redukčních činidel (jako je oxid uhelnatý).
Oxid sírový
Oxid sírový (anhydrid kyseliny sírové) - nejvyšší oxid síry (VI). Za normálních podmínek je to bezbarvá těkavá kapalina s dusivým zápachem. Má schopnost zmrazit při teplotáchpod 16,9 stupně. V tomto případě vzniká směs různých krystalických modifikací pevného oxidu sírového. Vysoké hygroskopické vlastnosti oxidu sírového způsobují, že se ve vlhkém vzduchu „kouří“. V důsledku toho se tvoří kapičky kyseliny sírové.
Sirovodík
Sirovodík je binární chemická sloučenina vodíku a síry. H2S je jedovatý bezbarvý plyn vyznačující se nasládlou chutí a zápachem zkažených vajec. Taje při minus 86 °С, vře při minus 60 °С. Tepelně nestabilní. Při teplotách nad 400 °C se sirovodík rozkládá na S a H2. Vyznačuje se dobrou rozpustností v ethanolu. Je špatně rozpustný ve vodě. V důsledku rozpouštění ve vodě vzniká slabá kyselina sírová. Sirovodík je silné redukční činidlo.
Hořlavý. Když hoří na vzduchu, lze pozorovat modrý plamen. Ve vysokých koncentracích může reagovat s mnoha kovy.
Kyselina sírová
Kyselina sírová (H2SO4) může mít různou koncentraci a čistotu. V bezvodém stavu je to bezbarvá olejovitá kapalina bez zápachu.
Teplota, při které látka taje, je 10 °C. Bod varu je 296 °C. Dobře se rozpouští ve vodě. Při rozpuštění kyseliny sírové se tvoří hydráty a uvolňuje se velké množství tepla. Bod varu všech vodných roztoků přitlak 760 mm Hg. Umění. přesahuje 100 °C. Ke zvýšení bodu varu dochází se zvýšením koncentrace kyseliny.
Kyselé vlastnosti látky se projevují při interakci se zásaditými oxidy a zásadami. H2SO4 je dvojsytná kyselina, díky které může tvořit jak sírany (střední soli), tak hydrosírany (soli kyselin), většinu které jsou rozpustné ve vodě.
Vlastnosti kyseliny sírové se nejzřetelněji projevují při redoxních reakcích. To je způsobeno skutečností, že ve složení H2SO4 má síra nejvyšší oxidační stav (+6). Příkladem projevu oxidačních vlastností kyseliny sírové je reakce s mědí:
Cu + 2H2SO4 =CuSO4 + 2H 2O + SO2.
Síra: užitečné vlastnosti
Síra je stopový prvek nezbytný pro živé organismy. Je nedílnou součástí aminokyselin (methionin a cystein), enzymů a vitamínů. Tento prvek se podílí na tvorbě terciární struktury proteinu. Množství chemicky vázané síry obsažené v bílkovinách se pohybuje od 0,8 do 2,4 % hm. Obsah prvku v lidském těle je asi 2 gramy na 1 kg hmotnosti (tj. přibližně 0,2 % tvoří síra).
Užitečné vlastnosti mikroelementu lze jen stěží přeceňovat. Síra chrání krevní protoplazmu a je aktivním pomocníkem těla v boji proti škodlivým bakteriím. Srážlivost krve závisí na jejím množství, to znamená, že prvek pomáháudržet dostatečnou úroveň. Síra také hraje důležitou roli při udržování normálních hodnot koncentrace žluči produkované tělem.
Často označovaný jako „minerál krásy“, protože je nezbytný pro udržení zdravé pokožky, nehtů a vlasů. Síra má schopnost chránit tělo před různými typy negativních vlivů prostředí. To pomáhá zpomalit proces stárnutí. Síra čistí tělo od toxinů a chrání před zářením, což je v současné době vzhledem k současné situaci životního prostředí obzvláště důležité.
Nedostatečné množství mikroelementů v těle může vést ke špatnému vylučování toxinů, snížení imunity a vitality.
Síra se účastní bakteriální fotosyntézy. Je součástí bakteriochlorofylu a sirovodík je zdrojem vodíku.
Síra: vlastnosti a průmyslové aplikace
Nejrozšířenější síra je k výrobě kyseliny sírové. Také vlastnosti této látky umožňují její použití k vulkanizaci kaučuku, jako fungicid v zemědělství a dokonce i jako léčivo (koloidní síra). Kromě toho se síra používá pro výrobu zápalek a pyrotechnických směsí, je součástí sirno-bitumenových směsí pro výrobu sirného asf altu.
