Ekologický Program Sira: Síra Jako Klíčový Prvek Pro Život a Průmysl

Síra je fascinující přírodní látka, která propojuje oceán, atmosféru a naše zdraví. Přestože jde o „obyčejnou“ sloučeninu síry, její účinky na klouby, pokožku a celkovou vitalitu jsou mimořádné. Možná jste už o něm slyšeli - tajemná zkratka MSM, která se objevuje na etiketách doplňků stravy pro klouby, vlasy a pleť. Nejde o žádnou chemickou novinku z laboratoře, ale o přírodní formu síry, kterou naše tělo potřebuje pro desítky důležitých funkcí. MSM (methylsulfonylmethan) si získal oblibu mezi sportovci, seniory i lidmi, kteří chtějí podpořit zdraví pohybového aparátu nebo zlepšit vzhled pleti.

Co je MSM a Jak Vzniká?

MSM je organická sloučenina síry (síra = minerál, který tělo potřebuje pro tvorbu kolagenu, keratinu a dalších bílkovin). V přírodě vzniká tak, že mikroskopické řasy v oceánech uvolňují dimethylsulfid (plyn obsahující síru), který se dostává do atmosféry. Tam se působením UV záření (sluneční světlo) mění na DMSO - dimethylsulfoxid (sloučenina se silnými protizánětlivými účinky) a následně oxidací na MSM. Problém je, že MSM je citlivý na teplo - při vaření a zpracování potravin se z nich téměř úplně vytrácí.

MSM byl poprvé izolován v 80. letech 20. století vědci z Oregon Health Sciences University (USA), kteří původně zkoumali DMSO (dimethylsulfoxid - látka známá svými protizánětlivými účinky). Brzy se ukázalo, že MSM má silný protizánětlivý potenciál, může tlumit bolest a podporuje regeneraci tkání.

Přínosy MSM pro Zdraví

1. MSM pomáhá při bolestech kloubů, svalů i šlach.
2. MSM je někdy označován jako „minerál krásy“. Síra je součástí keratinu (hlavní bílkovina vlasů a nehtů) a pomáhá zlepšit jejich kvalitu a růst.
3. MSM zvyšuje propustnost buněčných membrán (buněčné „obaly“ jsou díky MSM průchodnější), takže se z buněk lépe odstraňují odpadní látky a naopak se lépe vstřebávají živiny.
4. MSM může podporovat imunitní systém tím, že pomáhá tělu lépe reagovat na zánět a stres. Existují i náznaky, že může podporovat tvorbu serotoninu (tzv.

MSM je obecně velmi dobře snášen a považuje se za bezpečný doplněk.

Výskyt Síry v Přírodě a Její Získávání

Síra je šestnáctým prvkem periodické soustavy. Nachází se v VI.A skupině, tudíž má 6 valenčních elektronů ve třetí vrstvě. Patří mezi „chalkogeny“ a má 6 valenčních elektronů. Je to nekov a jeho elektronová konfigurace je 1s2 2s2 2px2 2py2 2pz2 3s2 3px2 3py1 3pz1. Má 16 protonů, 16 neutronů a 16 elektronů a nukleonové číslo 32. Je známa již od starověku.

Čtěte také: Život s úsměvem a ohledem na přírodu

Průměrný obsah síry v zemské kůře je 0,035 %. V přírodě se síra vyskytuje volná a vázaná ve sloučeninách. Je v přírodě hojně zastoupena, ale zřídka je její koncentrace tak vysoká, aby byla její těžba ekonomicky využitelná. Často se nachází volná síra sopečného původu.

Elementární síra se nalézá ve vulkanogenních ložiscích, kde vzniká pneumatolýzou ze sopečných exhalací, pro průmyslovou těžbu mají větší význam sedimentární ložiska síry, ve kterých je uložena síra, vzniklá ze sulfátů biochemickou činnosti mikroorganismů. Přírodní síra je vždy znečištěna izomorfními příměsemi selenu a telluru.

Nejrozšířenějšími minerály síry jsou sulfidy a sulfáty, naopak přírodní sulfity jsou poměrně vzácné, např. skotlandit Pb(SO3)2, hanebachit CaSO3·H2O nebo gravegliait MnSO3·3H2O, velmi vzácně se vyskytuje síra ve formě thiosulfátů, např. sidpietersit Pb4(SO3)SO2(OH)2. Nejvyšší obsah síry (71,57 % S) ze všech nerostů má minerál patronit VS4, celkem je známo téměř 1000 minerálů s obsahem síry.

Síra se získává vytavováním z hornin (Fraschův proces získávání síry) a různými postupy z technických plynů. Důležitou reakcí při výrobě síry je Clausův proces získávání síry ze sulfanu.

V roce 2012 byla celosvětová výroba síry 70 Mt, největším producentem síry je Čína (9,7 Mt), USA (9 Mt), Rusko (7,3 Mt), Kanada (6,6 Mt), Německo (3,7 Mt), Saudská Arábie (4,6 Mt) a Japonsko (3,2 Mt).

Čtěte také: Eko prací prášky: Jak vybrat ten správný?

Vlastnosti Síry

Síra je žlutá, křehká krystalická látka. Je nerozpustná ve vodě, ale dobře rozpustná v nepolárních rozpouštědlech (např. v sirouhlíku CS2). Je středně reaktivní látka, která se přímo slučuje téměř se všemi prvky. Je dobře rozpustná v nepolárních rozpouštědlech. Za běžné teploty je poměrně stálá, při vyšší teplotě reaguje s mnoha kovy i nekovy zapálená síra shoří na SO2, reakcí práškového železa s rozetřenou sírou vzniká FeS.

Teplota tání amorfní síry je 120°C, jednoklonné síry 119 °C, kosočtverečné 112,8 °C. Teplota varu síry je 444,6 °C. Hustota jednoklonné síry je 1960 kg/m3, kosočtverečné 2060 kg/m3.

Alotropické modifikace síry

Chemický prvek síra se vyskytuje v několika polymorfních modifikacích. Síra se vyskytuje ve dvou krystalických formách: žluté kosočtverečné a bezbarvé jednoklonné. Známá je žlutá kosočtverečná α-S8, bezbarvá monoklinická β-S8, žlutohnědá plastická γ-S∞ (síra katena) a síra koloidní. Obě tyto modifikace vytvářejí cyklické molekuly S8. Stabilní síra v kosočtverečné modifikaci tvoří velmi krásné, hojnoploché krystaly, které mají někdy povlak nebo obsahují vtroušeniny ze živce nebo ropy. Síra má lasturnatý lom, je velmi křehká, při kolísání teplot praská, již při pouhém uchopení krystalu se na něm mohou objevit trhliny.

Roztavením síry a vlitím do studené vody vzniká plastická síra. Zahříváním síry nad 119°C připravíme tzv. kapalnou síru (hustá, viskózní kapalina), jejímž dalším zahříváním vznikají hnědé páry. Prudkým ochlazením těchto par vzniká sirný květ, který má podobu žlutého prášku. Prudkým ochlazením par síry vzniká sirný květ. Zahříváním síry nad 119°C připravíme kapalnou síru. Sirný květ vzniká ochlazením par plastické síry.

Chemické reakce síry

S kovy reaguje síra za vzniku sulfidů silně exotermicky, s alkalickými kovy se slučuje již při teplotě okolo 100°C, s kovy alkalických zemin, hliníkem, zinkem nebo rtutí se začíná slučovat při teplotě okolo 150°C, s lanthanoidy i řadou dalších kovů reaguje od teploty 500°C, ale např. Ochotně reaguje i s nekovy, s halogeny se slučuje za vzniku SF6, S2Cl2 a S2Br2, pouze s jodem nevytváří žádné stabilní sloučeniny. Kromě těchto běžných halogenidů síry existuje i řada dalších obdobných sloučenin, např. S2F10, SF4, SF2, S2F2, SCl4 a SCl2, s chlorem a bromem tvoří i velkou řadu dichlorpolysulfanů a dibrompolysulfanů typu SnX2.

Čtěte také: Citrusová kůra jako zdroj ekologického plastu

S vodíkem tvoří monosulfan H2S od teploty 150°C, kromě monosulfanu vytváří s vodíkem i řadu dalších sulfanů, např. disulfan H2S2, trisulfan H2S3 apod. S uhlíkem se slučuje na sirouhlík CS2 při teplotě nad 700°C. S dusíkem přímo nereaguje, ale nitridy i další dusíkaté sloučeniny síry je možné získat různými reakcemi s amoniakem. Většina nitridů síry má explozivní vlastnosti, naproti tomu imidy síry jsou relativně stálé.

Síra tvoří velkou řadu oxidů, přímou reakcí s kyslíkem vzniká oxid siřičitý SO2, ostatní oxidy např.

Sloučeniny síry

Mnohem větší význam mají sloučeniny síry.

• Sulfidy: H2S (sulfan) - prudce jedovatý plyn, zápachem připomíná zkažené vejce, vzniká při rozkladu bílkovin. Sulfidy kovů (až na pár vyjímek) jsou ve vodě nerozpustné, často charakteristicky zbarvené.
• Oxidy: SO2 (oxid siřičitý) - bezbarvý jedovatý plyn štiplavého zápachu, oxidační i redukční účinky, vzniká hořením síry na vzduchu. SO3 (oxid sírový) - vzniká: 2SO2 + O2? 2SO3, ochotně reaguje s vodou za vzniklé H2SO4 (kyselé deště)
• Kyseliny: H2SO3 (kyselina siřičitá) - vzniká rozpouštěním SO2 ve vodě za vzniklé slabé dvojsytné kyseliny siřičité SO2 + H2O ? H2SO3 H2SO4 (kyselina sírová) - bezbarvá, olejovitá, silně hygroskopická kapalina, má silné redukční účinky (uhelnatění organyckých látek). Silná dvojsytná kys., s vodou se mísí v libovolném poměru (exotermní reakce).
• Sírany: Většina síranů (výjimka BaSO4, PbSO4) a hydrogensíranů je rozpustná ve vodě. Většina síranů tvoří podvojné soli = kamence (například KAl(SO4)2×12H2O). Některé sírany obsahují krystalovou vodu = tzv. skalice (modrá skalice CuSO4×5H2O, zelená skalice FeSO4×7H2O, bílá skalice ZnSO4×7H2O).

Oxidační Čísla Síry

Ve sloučeninách má síra oxidační číslo -II, IV, VI. Vlastnosti: Oxidační čísla ve sloučeninách: nejčastěji - II, IV, VI

Použití Síry a Jejích Sloučenin

Elementární síra nachází uplatnění ve farmacii a při vulkanizaci kaučuku.

Vliv Odsiřování na Klimatické Změny

Vlny veder, požáry, které přišly dřív než obvykle, na některých místech planety naopak silné deště a záplavy. Červenec 2023 byl vůbec nejteplejším měsícem od začátku měření. Za horky ale nestojí jen spalování fosilních paliv a produkce oxidu uhličitého, ale paradoxně i hromadné odsiřování. Fosilní paliva mimo zemní plyn obsahují síru. V případě, že se spalují třeba v elektrárnách nebo na lodích, tak sice vznikají nebezpečné a jedovaté oxidy síry, ty ale brání zahřívání planety.

„Malinké kapičky kyseliny sírové vytváří vzduch bělejší, a tak na zem dopadne méně slunce. Více se vrátí do vesmíru, aniž by ohřálo zemi,“ popisuje vědec. Vzhledem k tomu, že se již do mnohých elektráren v pevninské Evropě instalovala odsiřovací zařízení, koncentrace oxidů síry klesla a ochlazovací jev se tudíž snížil. Stejná opatření se nicméně podle vědce zavádí i ve Spojených státech amerických a Číně, což dopad na planetu umocňuje.

Dalším podobným zásahem, tentokrát mimo pevninu, bylo v roce 2020 výrazné omezení sirnatých paliv na zaoceánských lodích. „Důvod k tomu byl, že když plují lodě do přístavu nebo od moře fouká vítr k pobřeží, tak už vadí lidskému zdraví,“ upřesňuje expert.

„U přístavů je to správně, ale uprostřed v Pacifiku síra vůbec ve vzduchu nevadí. Jenže je to možná jeden z důvodů, proč severní Pacifik i Atlantik byly v letošním roce o tolik teplejší než v minulosti,“ domnívá se Hollan. Jako možnou variantu boje proti oteplování v neosídlených oblastech to ale vědec nevidí. Stále je proto důležité snižovat emise oxidu uhličitého a metanu.

Pokud by se totiž podařilo dosáhnout zásadních omezení, mohlo by se podle Hollana razantně zastavit i oteplování. „Když emise klesnou, tak jejich pohlcování zemským systémem bude větší než naše produkce. Při poklesu na půlku by stále přibývaly, ale kdyby klesly na pětinu, tak koncentrace rychle ubyde a oteplování se zmenší,“ vysvětluje expert.

Řešení má ale podle Hollana několik komplikací. Například oceánům by trvalo ochlazení déle než pevnině. „Dost pravděpodobně také podceňujeme ochlazující jev aerosolů, nejenom oxidů síry, ale i oxidů dusíku,“ spekuluje. Zamezení jejich produkce by pak mohlo celkové snížení teploty mírně zpomalit.

Způsobů, jak omezit spalování fosilních paliv neboli mitigaci, je podle vědce řada. Všechny se ale odvíjí od jednoho klíčového okamžiku - investice.

„Evropské bohatství, hlavně v severních protestantských zemích, vzniklo v minulosti tak, že lidé pořád investovali a investovali - stavěli lodě, fabriky, bytové domy pro lidi,“ jmenuje Hollan. Zásadní proto podle něj je, aby bohatí lidé natolik neutráceli za osobní spotřebu, ale aby měli možnosti investovat.

„Na investice do velikých větrných elektráren, rozsáhlé fotovoltaiky rozseté po zemědělských plochách, jsou potřeba veliké peníze. A ty nemá ani Česko, ani ČEZ, ani žádná velká firma. Mají je jenom lidé ve svých úsporách,“ uzavírá Jan Hollan.

Lithium-Sirné Baterie a Budoucnost Energie

Lithium-sirné baterie (LSB) jsou podle něj jednou z možností, jak řešit rostoucí poptávku po energii v souvislosti s dynamickým rozvojem technologií a současně snížit závislost na toxických chemikáliích či surovinách, které zatěžují životní prostředí. Síra je ekologický, šetrný, dostupný a levný materiál, baterie s jejím využitím se navíc obejdou bez přítomnosti toxických kovů, jako je nikl či kobalt.

Nevýhodou síry pro využití v lithiových bateriích však dosud byla její nízká vodivost a vylučování při opakovaném nabíjení/vybíjení, což vedlo k rychlému snížení kapacity baterií. Tuto slabinu se vědcům podařilo odstranit pomocí fluorografenu, čímž vytvořili nový materiál s vynikajícím výkonem, vysokou kapacitou i velkou stabilitou.

Síra v Potravinách a pro Krásu

Přestože je síra třetím nejhojnějším minerálem v našem těle, věnuje se jí poměrně málo pozornosti. Víte například, proč se jí přezdívá minerál krásy? A v jakých potravinách ji můžeme najít?

Málokdo tuší, že síra patří k nejdůležitějším minerálům, jelikož se podílí na spoustě důležitých procesů v našem těle. Je totiž nezbytnou součástí lidské tkáně a je přítomna v každé naší buňce. Jako první příznaky nedostatku síry mohou být například suché a lámavé vlasy a nehty, kožní problémy, jako dermatitida, ekzémy, bolest svalů a kloubů, trávicí potíže či únava, špatná koncentrace a spánek.

Tento minerál je důležitou složkou především při tvorbě kolagenu, elastinu, chrupavek a keratinu, které jsou stavebními kameny pro zdravé nehty, vlasy, kůži a kosti. Odtud pramení, proč je často nazývána jako “minerál krásy”. Síra slouží také ke zklidnění zánětů, posílení imunity a hojení poškozených tkání.

Potraviny bohaté na síru

• brukvovitá zelenina: brokolice, rukola, růžičková kapusta, kadeřávek, květák, ředkvičky a červené zelí. TIP: U této zeleniny se doporučuje především příprava v páře, která zvyšuje obsah síry a tělo ji tak dokáže nejlépe využít.
• TIP: Cibulová zelenina naopak obsahuje nejvíce síry za syrova.

Zelenina bohatá na síru je známá především pro svou hořkost a silné, ne moc příjemné, aroma, ale věřím, že po přečtení článku se vám stanou brokolice a kapustičky o to chutnějšími.

Shrnutí

Síra je všestranný prvek s širokým spektrem využití, od farmacie a kosmetiky po energetiku a ochranu životního prostředí. Její vlastnosti a sloučeniny hrají klíčovou roli v mnoha přírodních procesech a průmyslových aplikacích.

Tabulka: Produkce Síry ve Světě (2012)

Reference:

• Butawan, M., Benjamin, R. L., & Bloomer, R. J. (2017). Methylsulfonylmethane: Applications and Safety of a Novel Dietary Supplement.
• Debbi, E. M. et al. (2011). Efficacy of methylsulfonylmethane supplementation on osteoarthritis of the knee: a randomized controlled study.
• Parcell, S. (2002). Sulfur in human nutrition and applications in medicine.

tags: #ekologicky #program #sira

Oblíbené příspěvky:

• Množství odpadu v koksovně
• Dopady znečištění půdy
• Koloběh C H O N v přírodě
• OES: Princip a Aplikace
• Jak se zbavit řas v jezírku