Síra a její oxidační číslo v přírodě

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 16elektronů a nukleonové číslo 32.Je známa již od starověku.

Výskyt síry v přírodě

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. Přírodní síra je směsí 4 stabilních izotopů, nejvyšší podíl 95,02 % zaujímá izotop ³²S.

U nás se vyskytuje například v okolí Františkových a Mariánských Lázní.

Čtěte také: Zdroje znečištění oxidy síry

Získávání 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).

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 dobY
e rozpustná v nepolárních rozpoua
t
dlech. za b
~
né teploty je pom
rn
stálá, pY
i vya
a
í teplot
reaguje s mnoha kovy i nekovy zapálená síra shoY
í na SO₂, reakcí práa
kového ~
eleza s rozetY
enou 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. Vzájemně se liší pouze uspořádáním těchto molekul v krystalové struktuře.

Čtěte také: Jizerské hory: Následky ekologické katastrofy

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 pY
ipravíme tzv. kapalnou síru (hustá, viskózní kapalina), jejímž dalším zahříváním vznikají hnědé páry. Prudkým ochlazením t
chto par vzniká sirný kv
t, který má podobu ~
lutého práa
ku.. Prudkým ochlazením par síry vzniká sirný květ. ZahY
íváním síry nad 119°C pY
ipravíme kapalnou síru. Sirný kv
t 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 S_nX₂.

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. Se zředěnými roztoky alkalických kyanidů síra reaguje při laboratorní teplotě za vzniku alkalických isothiokyanatanů.

Čtěte také: Udržitelné využití síry

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. Jako velmi perspektivní se jeví využití síry v nových lithium-síro-uhlíkových akumulátorech.

Vodný roztok sirovodíku H₂S a sulfidu amonného (NH₄)₂S slouží jako základní laboratorní činidla k analytickému důkazu řady kationtů.

Thiosíran sodný Na₂S₂O₃ se používá jako fotografický ustalovač, dithioničitan sodný Na₂S₂O₄ je hlavní složkou odbarvovače DUHA, disiřičitan sodný Na₂S₂O₅ se používá jako antioxidant ve fotografických vývojkách, peroxodisíran sodný Na₂S₂O₈ je dezinfekční činidlo.

tags: #sira #ve #volne #prirode #oxidacni #cislo

Oblíbené příspěvky:

• O švédské svíci
• Tipy na dovolenou v přírodě
• Vědecká činnost katedry
• Vlastnosti keramických trubek pro odpady
• Luxusní kanalizace pro odpad