Síra

Síra
Atomové číslo	16
Relativní atomová hmotnost	32,065 amu
Elektronová konfigurace	[Ne] 3s2 3p4
Skupenství	Pevné
Teplota tání	115,21 °C (388,36 K)
Teplota varu	444,6 °C (717,8 K)
Elektronegativita (Pauling)	2,58
Hustota (α)	2,07 g/cm3 (pokojová teplota)
Hustota (β)	1,96 g/cm3 (pokojová teplota)
Hustota (γ)	1,92 g/cm3 (pokojová teplota)
Hustota (kapalná)	1,819 g/cm3 (teplota tání)
Vzhled

Síra, chemická značka S, (lat. Sulphur) je nekovový chemický prvek žluté barvy, poměrně hojně zastoupený v přírodě. Patří do skupiny tzv. chalkogenů.

[editovat] Fyzikální vlastnosti

Síra má celkem 4 stabilní izotopy: ³²S, ³³S, ³⁴S a ³⁶S a dalších 6 izotopů je radioaktivních.

Pevná síra se vyskytuje v několika alotropických modifikacích:

• Kosočtverečná (α)je stálá modifikace, na kterou postupně přecházejí ostatní modifikace, žlutá látka nerozpustná ve vodě, dobře rozpustná v sirouhlíku, v ethanolu nebo etheru. Je dobrý tepelný a elektrický izolant, molekula je monocyklická, oktaatomická.
• Při teplotě 95,3 °C přechází na modifikaci jednoklonnou (β), připraví se krystalizací kapalné síry při teplotě 100 °C a rychlým ochlazením na teplotu přibližně 20 °C.
• Jednoklonná (γ), které se také říká perleťová, se připravuje pomalým ochlazováním taveniny síry z teploty nad 150 °C, její molekuly jsou cyklické oktaatomické – uspořádání je těsnější než u β-modifikace a pomalu přechází na formu α.
• Homocyklické formy jsou tvořeny kruhy, které obsahují 6 až 20 atomů - tato polysíra se vyskytuje v mnoha formách – kaučukovitá síra, plastická síra, vláknitá síra, polymerní síra, nerozpustná síra, bílá síra, supersublimovaná síra a tyto metastabilní alotropické směsi se připravují srážením síry z roztoků nebo ochlazením horké kapalné síry z teploty okolo 400 °C.

Obsahují šroubovice, cyklo-S₈ a další molekulové formy, všechny tyto formy přecházejí na Sα.

• Rychlým ochlazením par síry vzniká sirný květ.

Kapalná síra - síra taje při teplotě 114 °C za vzniku žluté průhledné kapaliny. Při zvýšení teploty nad 160 °C kapalina hnědne, stává se viskóznější a při teplotě 444,5 °C vře a uvolňuje oranžové páry, které jsou tvořeny z osmi- a šestiatomových molekul, které se s rostoucí teplotou rozpadají na čtyř- a dvouatomové a při teplotě 860 °C existují v parách z větší části dvouatomové molekuly, samostatné atomy se vyskytují až při teplotě 2 000°C.

[editovat] Chemické vlastnosti síry

Síra je poměrně reaktivní prvek; přímo se slučuje se všemi prvky kromě vzácných plynů, dusíku, telluru, jodu, iridia, platiny a zlata. Při teplotě 120 °C velmi pomalu reaguje s vodíkem, v atmosféře plynného fluoru se vznítí za vzniku SF₆, reakce s dalšími halogeny probíhá při normální teplotě klidně. S čistým kyslíkem síra za normální teploty nereaguje, stejně jako s dusíkem. Ostatní nekovy reagují se sírou až za zvýšené teploty. Přechodné prvky, lanthanoidy a aktinoidy reagují se sírou živě za vzniku podvojných sulfidů.

Síra hoří na vzduchu modrým plamenem za vzniku oxidu siřičitého SO₂ a v malém množství i oxidu sírového SO₃.

Reaguje s kyselinami, které mají oxidační vlastnosti:

S + 2 HNO₃ → H₂SO₄ + 2 NO

Reakcí s hydroxidy vzniká thiosíran a sulfid:

4 S + 6 KOH → K₂S₂O₃ + 2 K₂S + 3 H₂O

[editovat] Anorganické sloučeniny

• S^2-, sirovodík (sulfan) H₂S je velmi jedovatý (smrtelně toxická koncentrace ve vzduchu 0,15%) plyn silně zapáchající po zkažených vejcích. Chová se jako slabá kyselina, soli odvozené od této kyseliny jsou sulfidy (neboli sirníky).
• (formální náboj) S²⁺ mají soli odvozené od kyseliny thiosírové H₂S₂O₃, např. thiosíran sodný jako hlavní složka fotografického ustalovače (proto byly thiosírany - thiosulfáty dříve nazývány sirnatany).
• S⁴⁺ oxid siřičitý SO₂, kyselina siřičitá H₂SO₃ a její soli siřičitany (neboli sulfity)
• S⁶⁺ oxid sírový SO₃, kyselina sírová H₂SO₄ a její soli sírany (neboli sulfáty).

[editovat] Organické sloučeniny

Přírodní krystalická síra

Síra sopečného původu

• thioly (merkaptany), obsahující skupinu -SH
• thioethery, obsahující skupinu -C–S–C-
• sulfonové kyseliny se skupinou -SO₃H
• aminokyseliny, obsažené v bílkovinách - methionin, cystein a cystin
• heterocyklické sloučeniny jako např. thiofen, thiazol apod.

[editovat] Výskyt v přírodě

Síra tvoří přibližně 0,03 - 0,09 % zemské kůry, v mořské vodě se její koncentrace pohybuje kolem 900 mg/l. Ve vesmíru připadá 1 atom síry přibližně na 60 000 atomů vodíku.

Jako čistý prvek se vyskytuje především v oblastech s bohatou vulkanickou činností nebo v okolí horkých minerálních pramenů. Hlavní oblasti těžby síry jsou Polsko, Povolží, Kazachstán a USA.

Velmi významný je výskyt síry v různých rudách na bázi sulfidů. K nejznámějším patří sulfid zinečnatý – sfalerit, disulfid železnatý – pyrit, sulfid olovnatý - galenit, sulfid rtuťnatý – cinabarit (rumělka) a chalkopyrit – směsný sulfid mědi a železa. Nejznámějším minerálem na bázi síranů je sádrovec – síran vápenatý.

Síra se v poměrně značném množství vyskytuje i v horninách biologického původu – v uhlí a ropě.

V atmosféře je síra přítomna ve formě svých oxidů, především siřičitého, ale i sírového. Způsobuje to především nekontrolované spalování fosilních paliv s vysokým obsahem síry, ale i vulkanická činnost: při erupci sopek dochází k emisi značných množství sloučenin síry.

Síra je podstatnou složkou biologických materiálů a vyskytuje se v různých bílkovinách, přítomných prakticky ve všech živých organizmech. Existují bakterie, které jako zdroj energie využívají sloučeniny síry namísto kyslíku.

[editovat] Využití

Síra byla známa již v dávnověku a např. ve starověké Číně sloužila jako jedna ze složek střelného prachu. Jako součást různých výbušnin a zábavní pyrotechniky se síra používá dodnes, i když po vynálezu dynamitu význam těchto směsí značně poklesl.

V chemickém průmyslu se elementární síra používá především pro vulkanizaci kaučuku. Množství síry přidané do směsi pak určuje tvrdost získaného produktu. Dále je elementární síra základní surovinou pro výrobu kyseliny sírové.

Síra je významnou složkou různých fungicidů, tedy prostředků působících proti růstu hub a plísní. Síření sklepů i sudů pro uchovávání vína či piva efektivně brání množení nežádoucích plísní a mikroorganizmů.

[editovat] Biologie a životní prostředí

Síra je obsažena v řadě molekul, nezbytných pro fungování živých organizmů. Typické jsou esenciální aminokyseliny jako cystein a methionin, které tvoří součást bílkovin, přítomných prakticky ve všech živých organizmech.

Ekologickým problémem je vzrůstající obsah oxidů síry v atmosféře jako důsledek lidské činnosti, především ve spojení s energetikou a vytápěním, neboť se v poměrně velkém množství vyskytuje v uhlí. Tyto oxidy reagují s vodní parou obsaženou ve vzduchu za tvorby kyseliny siřičité a sírové a dostávají se zpět na zem ve formě kyselých dešťů. Po vsáknutí do půdy pak mění její pH na kyselejší, což negativně ovlivňuje růst řady rostlin. Typickým příkladem je vymírání jehličnatých lesů v Krušnohoří a v Krkonoších.

V posledních letech se projevuje snaha o zmírnění tohoto efektu pomocí odsiřování elektrárenských dýmů, většinou za použití alkalických sorbentů (mletý vápenec nebo magnezit). Definitivní řešení této problematiky však zřejmě spočívá ve využití jiného typu energetických zdrojů – jaderná energetika, alternativní zdroje a do budoucna očekávaná jaderná fúze.

[editovat] Odkazy

Wikimedia Commons nabízí obrázky, zvuky či videa k tématu

Síra

[editovat] Literatura a webové stránky

1. Cotton F.A., Wilkinson J.:Anorganická chemie, souborné zpracování pro pokročilé, ACADEMIA, Praha 1973
2. Holzbecher Z.:Analytická chemie, SNTL, Praha 1974
3. Dr. Heinrich Remy, Anorganická chemie 1. díl, 1. vydání 1961
4. N. N. Greenwood - A. Earnshaw, Chemie prvků 1. díl, 1. vydání 1993 ISBN 80-85427-38-9
5. Periodická soustava a tabulka vlastností prvků [1]
6. Chemický vzdělávací portál [2]
7. WebElements (anglicky) [3]
8. Periodická tabulka prvků [4]