Síra je pomerne bežný chemický prvok v prírode (šestnásty v obsahu v zemskej kôre a šiesty v prírodných vodách). Existuje prírodná síra (voľný stav prvku) a jej zlúčeniny.
Síra v prírode
Medzi najvýznamnejšie prírodné sírne minerály patrí pyrit železitý, sfalerit, galenit, rumelka, antimonit. Svetový oceán obsahuje najmä vo forme síranov vápnika, horčíka a sodíka, ktoré spôsobujú tvrdosť prírodných vôd.
Ako sa získava síra?
Ťažba sírnych rúd sa vykonáva rôznymi metódami. Hlavným spôsobom získania síry je jej tavenie priamo na poli.
Otvorená ťažba zahŕňa použitie rýpadiel na odstránenie vrstiev hornín, ktoré pokrývajú sírovú rudu. Po rozdrvení rudných vrstiev výbuchmi sú odoslané do sírnej huty.
V priemysle sa síra získava ako vedľajší produkt procesov v taviacich peciach pri rafinácii ropy. Je prítomný vo veľkých množstvách v zemnom plyne (naproxid siričitý alebo sírovodík), ktorých extrakcia sa ukladá na stenách používaných zariadení. Jemne rozptýlená síra zachytená z plynu sa používa v chemickom priemysle ako surovina na výrobu rôznych produktov.
Túto látku možno získať aj z prírodného oxidu siričitého. Na tento účel sa používa Clausova metóda. Spočíva vo využití „sírnych jám“, v ktorých sa síra odplyňuje. Výsledkom je modifikovaná síra široko používaná v asf altovom priemysle.
Hlavné alotropické modifikácie síry
Síra má alotropiu. Je známy veľký počet alotropných modifikácií. Najznámejšie sú kosoštvorcová (kryštalická), jednoklonná (ihlicová) a plastická síra. Prvé dve modifikácie sú stabilné, tretia sa po stuhnutí mení na kosoštvorcovú.
Fyzikálne vlastnosti charakterizujúce síru
Molekuly ortorombických (α-S) a monoklinických (β-S) modifikácií obsahujú po 8 atómov síry, ktoré sú v uzavretom cykle spojené jednoduchými kovalentnými väzbami.
Za normálnych podmienok má síra kosoštvorcovú modifikáciu. Je to žltá pevná kryštalická látka s hustotou 2,07 g/cm3. Topí sa pri 113 °C. Hustota jednoklonnej síry je 1,96 g/cm3, jej teplota topenia je 119,3 °C.
Po roztavení síra expanduje a stáva sa žltou kvapalinou, ktorá pri 160 °C zhnedne apri teplote asi 190 °C sa zmení na viskóznu tmavohnedú hmotu. Pri teplotách nad touto hodnotou klesá viskozita síry. Približne pri 300 °C opäť prechádza do tekutého stavu. Je to spôsobené tým, že počas zahrievania síra polymerizuje, čím sa zvyšuje dĺžka reťazca so zvyšujúcou sa teplotou. A keď teplota dosiahne viac ako 190 °C, pozoruje sa deštrukcia polymérových jednotiek.
Pri prirodzenom ochladzovaní sírovej taveniny vo valcovitých téglikoch vzniká takzvaná kusová síra - kosoštvorcové kryštály veľkých rozmerov, ktoré majú zdeformovaný tvar v podobe osemstenov s čiastočne "prerezanými" plochami alebo rohmi.
Ak sa roztavená látka podrobí rýchlemu ochladeniu (napríklad pomocou studenej vody), potom možno získať plastickú síru, čo je elastická hmota podobná gume hnedastej alebo tmavočervenej farby s hustotou 2,046 g /cm 3. Táto modifikácia je na rozdiel od kosoštvorcovej a monoklinickej nestabilná. Postupne (v priebehu niekoľkých hodín) mení farbu na žltú, stáva sa krehkou a mení sa na kosoštvorec.
Keď sa para síry (vysoko zahriata) zmrazí tekutým dusíkom, vytvorí sa jej purpurová modifikácia, ktorá je stabilná pri teplotách pod mínus 80 °C.
Síra sa vo vodnom prostredí prakticky nerozpúšťa. Vyznačuje sa však dobrou rozpustnosťou v organických rozpúšťadlách. Slabý vodič elektriny a tepla.
Bod varu síry je 444,6 °C. Proces varu je sprevádzaný uvoľňovaním oranžovo-žltých pár, ktoré pozostávajú najmä z molekúl S8, ktoré pri následnom zahriatí disociujú, čo vedie k vytvoreniu rovnovážnych foriem S 6, S4 a S2. Ďalej, pri zahrievaní sa veľké molekuly rozkladajú a pri teplotách nad 900 stupňov sa páry skladajú prakticky len z molekúl S2, disociujúcich na atómy pri 1500 ° С.
Aké sú chemické vlastnosti síry?
Síra je typický nekov. chemicky aktívny. Oxidačné-redukčné vlastnosti síry sa prejavujú vo vzťahu k rôznym prvkom. Pri zahrievaní sa ľahko kombinuje s takmer všetkými prvkami, čo vysvetľuje jeho povinnú prítomnosť v kovových rudách. Výnimkou sú Pt, Au, I2, N2 a inertné plyny. Oxidačné stavy síry v zlúčeninách sú -2, +4, +6.
Vlastnosti síry a kyslíka spôsobujú, že horí na vzduchu. Výsledkom tejto interakcie je tvorba sírnych (SO2) a sírových (SO3) anhydridov, ktoré sa používajú na výrobu siričitých a sírových kyseliny.
Pri izbovej teplote sa redukčné vlastnosti síry prejavujú len vo vzťahu k fluóru, pri reakcii s ktorou vzniká fluorid sírový:
S + 3F2=SF6.
Pri zahrievaní (vo forme taveniny) interaguje s chlórom, fosforom, kremíkom, uhlíkom. V dôsledku reakcií s vodíkom okrem sírovodíka vytvára sulfány kombinované s bežnýmvzorec H2SX.
Oxidačné vlastnosti síry sa pozorujú pri interakcii s kovmi. V niektorých prípadoch možno pozorovať dosť prudké reakcie. V dôsledku interakcie s kovmi vznikajú sulfidy (zlúčeniny síry) a polysulfidy (polysírne kovy).
Pri dlhom zahrievaní reaguje s koncentrovanými oxidačnými kyselinami a zároveň oxiduje.
Ďalej zvážte hlavné vlastnosti zlúčenín síry.
Oxid siričitý
Oxid sírový (IV), tiež nazývaný oxid siričitý a anhydrid siričitý, je plyn (bezfarebný) so štipľavým dusivým zápachom. Pod tlakom pri izbovej teplote má tendenciu skvapalňovať. SO2 je kyslý oxid. Vyznačuje sa dobrou rozpustnosťou vo vode. V tomto prípade vzniká slabá, nestabilná kyselina sírová, ktorá existuje iba vo vodnom roztoku. V dôsledku interakcie oxidu siričitého s alkáliami vznikajú siričitany.
Má pomerne vysokú chemickú aktivitu. Najvýraznejšie sú redukčné chemické vlastnosti oxidu sírového (IV). Takéto reakcie sú sprevádzané zvýšením oxidačného stavu síry.
Oxidačné chemické vlastnosti oxidu sírového sa prejavujú v prítomnosti silných redukčných činidiel (ako je oxid uhoľnatý).
Oxid sírový
Oxid sírový (anhydrid kyseliny sírovej) - najvyšší oxid síry (VI). Za normálnych podmienok je to bezfarebná prchavá kvapalina s dusivým zápachom. Má schopnosť zmraziť pri teplotáchpod 16,9 stupňa. V tomto prípade vzniká zmes rôznych kryštalických modifikácií tuhého oxidu sírového. Vysoké hygroskopické vlastnosti oxidu sírového spôsobujú, že sa vo vlhkom vzduchu „dymí“. V dôsledku toho sa tvoria kvapôčky kyseliny sírovej.
Sírovodík
Sírovodík je binárna chemická zlúčenina vodíka a síry. H2S je jedovatý bezfarebný plyn, ktorý sa vyznačuje sladkastou chuťou a zápachom skazených vajec. Topí sa pri mínus 86 °С, vrie pri mínus 60 °С. Tepelne nestabilné. Pri teplotách nad 400 °C sa sírovodík rozkladá na S a H2. Vyznačuje sa dobrou rozpustnosťou v etanole. Je zle rozpustný vo vode. V dôsledku rozpustenia vo vode vzniká slabá kyselina sírová. Sírovodík je silné redukčné činidlo.
Horľavý. Keď horí na vzduchu, možno pozorovať modrý plameň. Vo vysokých koncentráciách môže reagovať s mnohými kovmi.
Kyselina sírová
Kyselina sírová (H2SO4) môže mať rôznu koncentráciu a čistotu. V bezvodom stave je to bezfarebná olejovitá kvapalina bez zápachu.
Teplota, pri ktorej sa látka topí, je 10 °C. Teplota varu je 296 °C. Dobre sa rozpúšťa vo vode. Pri rozpustení kyseliny sírovej sa tvoria hydráty a uvoľňuje sa veľké množstvo tepla. Teplota varu všetkých vodných roztokov pritlak 760 mm Hg. čl. presahuje 100 °C. K zvýšeniu bodu varu dochádza so zvýšením koncentrácie kyseliny.
Kyslé vlastnosti látky sa prejavujú pri interakcii so zásaditými oxidmi a zásadami. H2SO4 je dvojsýtna kyselina, vďaka čomu môže tvoriť sírany (stredné soli) aj hydrosírany (soli kyselín), väčšinu ktoré sú rozpustné vo vode.
Vlastnosti kyseliny sírovej sa najzreteľnejšie prejavujú pri redoxných reakciách. Je to spôsobené tým, že v zložení H2SO4 má síra najvyšší oxidačný stav (+6). Príkladom prejavu oxidačných vlastností kyseliny sírovej je reakcia s meďou:
Cu + 2H2SO4 =CuSO4 + 2H 2O + SO2.
Síra: užitočné vlastnosti
Síra je stopový prvok nevyhnutný pre živé organizmy. Je neoddeliteľnou súčasťou aminokyselín (metionín a cysteín), enzýmov a vitamínov. Tento prvok sa podieľa na tvorbe terciárnej štruktúry proteínu. Množstvo chemicky viazanej síry obsiahnutej v bielkovinách sa pohybuje od 0,8 do 2,4 % hmotnosti. Obsah prvku v ľudskom tele je asi 2 gramy na 1 kg hmotnosti (teda približne 0,2 % tvorí síra).
Užitočné vlastnosti mikroelementu možno len ťažko preceňovať. Chráni krvnú protoplazmu, síra je aktívnym pomocníkom tela v boji proti škodlivým baktériám. Zrážanlivosť krvi závisí od jej množstva, to znamená, že prvok pomáhaudržiavať dostatočnú úroveň. Síra tiež hrá dôležitú úlohu pri udržiavaní normálnych hodnôt koncentrácie žlče produkovanej organizmom.
Často označovaný ako „minerál krásy“, pretože je nevyhnutný pre udržanie zdravej pokožky, nechtov a vlasov. Síra má schopnosť chrániť telo pred rôznymi typmi negatívnych vplyvov prostredia. To pomáha spomaliť proces starnutia. Síra čistí telo od toxínov a chráni pred žiarením, čo je v súčasnosti vzhľadom na súčasnú environmentálnu situáciu obzvlášť dôležité.
Nedostatočné množstvo mikroelementov v tele môže viesť k zlému vylučovaniu toxínov, zníženiu imunity a vitality.
Síra je účastníkom bakteriálnej fotosyntézy. Je súčasťou bakteriochlorofylu a sírovodík je zdrojom vodíka.
Síra: vlastnosti a priemyselné aplikácie
Najčastejšie používaná síra je na výrobu kyseliny sírovej. Tiež vlastnosti tejto látky umožňujú jej použitie na vulkanizáciu kaučuku, ako fungicíd v poľnohospodárstve a dokonca aj ako liečivo (koloidná síra). Okrem toho sa síra používa na výrobu zápaliek a pyrotechnických zmesí, je súčasťou sírovo-bitúmenových zmesí na výrobu sírneho asf altu.
