Formy výskytu síry v přírodě

Síra (S, Sulphur) je nekovový chemický prvek žluté barvy, poměrně hojně zastoupený v přírodě. Síra a fosfor patří mezi další významné nekovy.

Vlastnosti síry

Ve svém přirozeném stavu je citronově žlutá. Když se roztaví, zčervená. Je to jeden s nejvíce reaktivních prvků, který se slučuje s téměř všemi prvky. Přestože je reaktivní, v přírodě se vyskytuje i volná síra v podobě osmiatomových molekul S8.

Polymorfní modifikace síry

Chemický prvek síra se vyskytuje v několika polymorfních modifikacích. Známá je žlutá kosočtverečná α-S8, bezbarvá monoklinická β-S8, žlutohnědá plastická γ-S∞ (síra katena) a síra koloidní. Kosočtverečná (α) je stálá modifikace, na kterou postupně přecházejí ostatní modifikace, žlutá látka nerozpustná ve vodě, dobře rozpustná v sirouhlíku, v ethanolu nebo etheru.

Síra taje při teplotě 114 °C za vzniku žluté průhledné kapaliny, kapalné 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.

Ve sloučeninách nejčastěji zaujímá oxidační číslo -II (v sulfidech), IV a VI. Méně obvyklá jsou oxidační čísla -I (disulfidy a okrajové atomy síry u polysulfidů), 0 (vnitřní atomy síry v polysulfidech), I (např. Na rozdíl od kyslíku může síra zasahovat do orbitalu d. Atomy síry mohou existovat v excitovaném stavu prvního stupně S* (čtyřvazný s oxidačním číslem +IV) a druhého stupně S** (šestivazný s oxidačním číslem +VI). Síra nejčastěji tvoří kovalentní vazby (jednoduché, dvojné), v organických látkách je významná vazba koordinačně-kovalentní, ve které atomy síry mají roli donoru (dárce).

Čtěte také: Koloběh vody v přírodě

Výskyt síry v přírodě

Síra je šestnáctým nezastoupenějším prvkem v zemské kůře. Síra tvoří přibližně 0,03-0,09 % zemské kůry, v mořské vodě se její koncentrace pohybuje kolem 900 mg/l. Jako čistý prvek se vyskytuje především v oblastech s bohatou vulkanickou činností nebo v okolí horkých minerálních pramenů.

Průměrný obsah síry v zemské kůře je 0,035 %. V přírodě se síra vyskytuje volná a vázaná ve sloučeninách. 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.

Minerály obsahující síru

Kromě elementární síry, která se vyskytuje hlavně v místech intenzivní sopečné činnosti se síra nachází v řadě minerálů ve formě sloučenin s jinými prvky. 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. Důležitou skupinou minerálů obsahujících síru jsou sulfidy, například pyrit (FeS2), chalkosin (Cu2S), galenit (PbS) a rumělka (HgS).

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.

V atmosféře je síra přítomna ve formě svých oxidů, především siřičitého, ale i sírového. Síra je podstatnou složkou organických materiálů a vyskytuje se v různých bílkovinách jako aminokyselina cystein či metionin, přítomných prakticky ve všech živých organizmech. Dále tvoří v proteinech Fe-S struktury, je součástí koenzymu A a různých vitamínů. Vyskytuje se v glutathionu, který dokáže inaktivovat různé toxiny.

Čtěte také: Akcie, forma a právo ČR

Získávání síry

Přírodní síra je směsí 4 stabilních izotopů, nejvyšší podíl 95,02 % zaujímá izotop 32S. 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. Síra se v přírodě vyskytuje ryzí, dříve se získávala tzv. Fraschovým procesem. Při něm se do ložiska vhání pod tlakem přehřátá vodní pára a roztavená síra se pak čerpá na povrch. Síra se následně čistí sublimací.

Při izolování síry ze zemního plynu se nejprve oddělí sulfan, který se pak oxiduje na síru (C. F. Třetina sulfanu se spálí na oxid siřičitý, vodní páru a plynnou síru.

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).

Využití síry

Síra má rozsáhlé využití v průmyslu. Vyrábí se z ní kyselina sírová, která je součástí například automobilových baterií. Dále se síra využívá při výrobě pryže (gumy) - ta se využívá např. u pneumatik. Elementární síra nachází uplatnění ve farmacii a při vulkanizaci kaučuku. Jako velmi perspektivní se jeví využití síry v nových lithium-síro-uhlíkových akumulátorech. Mnohem větší význam mají sloučeniny síry.

Síra je základní surovinou pro chemický průmysl. Nízké teploty tání síry se dříve využívalo ve stavebnictví, kdy se používala místo betonu k upevňování např. zábradlí do země.

Čtěte také: Ekologicky šetrná doprava

Síra je významnou složkou různých fungicidů, tedy prostředků působících proti růstu hub a plísní. Dříve se používala pro výrobu zápalek. V chemickém průmyslu se elementární síra používá především pro vulkanizaci kaučuku. Množství síry přidané do směsi pak určuje tvrdost získaného produktu.

Síra a životní prostředí

Při hoření síry vzniká štiplavý plyn oxid siřičitý (SO2). Před rokem 1989 byl oxid siřičitý hlavním problémem kvality ovzduší, především v důsledku masivního spalování uhlí s vysokým obsahem síry. Reakcí s vodní parou obsaženou v atmosféře vznikají kyseliny siřičitá a sírová, které se podílejí na vzniku kyselých dešťů, jež se podílely na zničení smrkových lesů např. Jizerských a Krušných hor.

Mezi lety 1990 až 2006 došlo v České republice k poklesu emisí SO2 téměř o 90 % v důsledku instalaci účinných odsiřovacích zařízení, většinou za použití alkalických sorbentů (mletý vápenec nebo magnezit).

Význam síry pro živé organismy

Síra je obsažena v řadě molekul, nezbytných pro fungování živých organizmů. Do organismu se dostává nejčastěji v potravě bohaté na bílkoviny (sýry, vejce). „Síra je složkou dvou esenciálních aminokyselin(cysteinu a methioninu). Nachází se ve všech buňkách lidského těla, ve vyšších koncentracích ji najdeme v kůži, nehtech a ve vlasech „. Nedostatek síry v našich podmínkách nehrozí.

Glutathion je složkou fytochelatinů, které dokážou vyvazovat z půdy těžké kovy. Zajímavostí je, že glutathion nevzniká běžným procesem proteosyntézy na ribosomech, ale činností speciálních enzymů, aktivovaných těžkými kovy.

Bakterie a síra

Všechny tyto formy se vyskytují v biosféře a bakterie se naučily mistrovsky využívat přechody mezi nimi. Bakterie se obvykle vyskytují ve společenstvech, kde si navzájem recyklují různé formy síry. Příkladem takového společenstva může být dno vodních nádrží. Puch (sulfan) a tmavá barva rybničního bahna (sulfity) vznikají při oxidaci organických látek sírany v anaerobní zóně sedimentu (reakce (1)). Sulfan difunduje z bahna ven a jakmile se dostane do kyslíkaté zóny (buď ve svrchní vrstvě bahna, nebo až ve vodním sloupci), poslouží jako potrava pro chemolitotrofy (reakce (2)). Sírany jsou tak recyklovány pro opětné použití ve spodních vrstvách.

Sulfan se oxiduje kyslíkem i spontánně, bez přispění organizmů. Aby takto nevyhořel bez užitku, musí se jeho konzumenti vyskytovat právě v místě rozhraní obou plynů. Pokud kyslíková vrstva nedosahuje až ke dnu, využívají unikající sulfan fotosyntetizující bakterie (reakce (3)). Běžné biotopy páchnoucích sedimentů a kanalizačních sítí nikoho nenadchnou; více pozornosti přitahují exotičtější biotopy závislé na metabolizmu síry: horké a pestře zbarvené prameny v Yellowstonském parku, nedávno objevené hlubokomořské vývěry sopečných plynů, tzv. komíny, nebo společenstva mlžů v sulfanových vodách v Karibském moři.

tags: #formy #výskytu #síry #v #přírodě

Oblíbené příspěvky:

• Definice a kontext ohrožení bezpečnosti státu
• Rozdíl mezi emisemi a imisemi
• Doprava a BaP v ČR
• Ekologické nároky smrku omorika
• Průvodce výběrem popelnice 35 litrů