Síra

Síra je známa a člověkem používána už velmi dlouho (zmínky o ní jsou už v Bibli a u Homéra) protože se na mnoha místech světa nachází v elementární formě. Byla použita jako součást střelného prachu (R. Bacon, 1245), jehož objev znamenal revoluční změnu vojenské techniky. Je také nezbytnou součástí mnoha rostlinných i živočišných bílkovin (cystin, cystein, methionin).

[Zobrazit video]

Spolu s dusičnanem draselným a uhlíkem je elementární síra součástí černého střelného prachu

Obsah síry v zemské kůře je 340 ppm, má čtyři stabilní izotopy (³²₁₆S, ³³₁₆S, ³⁴₁₆S, ³⁶₁₆S se zastoupením 95,06, 0,74, 4,18 a 0,014 %; známy jsou i uměle připravené radioizotopy síry). V přírodě se síra nachází v elementární formě, jako sulfidy kovů nebo sírany alkalických kovů a kovů alkalických zemin. Nejdůležitějšími minerály jsou Glauberova sůl Na₂SO₄.10H₂O, baryt BaSO₄, sádrovec CaSO₄.2H₂O, pyrit FeS₂, sfalerit ZnS, rumělka HgS, galenit PbS a chalkopyrit CuFeS₂. Potenciálním zdrojem síry je uhlí (v ročně spotřebovávaném množství 3.10⁹ tun uhlí je obsaženo 5.10⁷ tun síry, ale získává se jí jen 5.10⁵ tun).

Síra je žlutá, pevná, ve vodě nerozpustná látka, která je špatným vodičem tepla i elektřiny. Má větší počet alotropických modifikací, který je důsledkem schopnosti atomů síry řetězit se.

[Zobrazit video]

Páry síry kondenzují ve formě tzv. sirného květu

Orthorhombická α-síra a monoklinické β- a γ-síra obsahují molekuly cyklo-S₈ rozpustné v sirouhlíku.

[Zobrazit video]

Síra je dobře rozpustná v sirouhlíku a krystaluje z něj v kosočtverečné modifikaci

Další cyklické modifikace jsou tvořeny kruhy S_x (x = 6-12, 18, 20). Molekuly katena-polysíry S_∞ (spirálové řetězce nerozpustné v sirouhlíku) jsou hlavní složkou (vedle kratších řetězců katena-S_x a cyklů cyklo-S₈) několika amorfních forem síry (bílé, plastické , vláknité). Reverzibilní přechod α- na β- modifikaci síry probíhá při teplotě 96 °C. β-S₈ taje při 119 °C na žlutou kapalinu, která nad 160 °C hnědne, její viskozita nejprve extrémně narůstá (10⁴× v důsledku tvorby řetězců obsahujících až 200 000 atomů síry), ale po překročení teploty 190 °C se začíná opět snižovat (počet atomů síry v řetězcích klesá na tisíce až sta).

[Zobrazit video]

Plastická síra – amorfní modifikace

Síra vře při 444,6 °C, páry obsahují molekuly S_n (2 ≤ n ≤ 10). Se zvyšující se teplotou roste počet menších částic a při 900 °C již existují jen paramagnetické molekuly S₂, při vyšší teplotě i volné atomy.

Cyklické molekuly síry

S6	S7
S8	S12

Chemie kyslíku a síry se významně liší jak pro odlišné rozměry atomů obou prvků, tak i pro značné rozdíly v jejich elektronegativitě a schopnosti řetězit se. Oxidační stupně síry ve sloučeninách se pohybují v intervalu -II až +VI. Tvorba aniontů sulfidových S²⁻ je energeticky málo výhodná a existují proto, podobně jako anionty hydrogensulfidové SH⁻, jen ve spojení s kationty alkalických kovů a kovů alkalických zemin. Schopnost tvořit vodíkové můstky je u síry velmi malá.

Za zvýšené teploty je síra značně reaktivní. Reaguje přímo s většinou ostatních prvků (mimo vzácných plynů, dusíku, telluru, jodu, iridia, platiny a zlata), s kovy většinou silně exotermicky. Mimořádně snadná je reakce se stříbrem, mědí a rtutí (sirný květ se využívá při likvidaci rozlité rtuti). Extrémně reaktivní je atomární síra vznikající fotolyticky. Podobně jako dusík a fosfor tvoří i síra celou řadu oxokyselin, z nichž pouze některé lze izolovat jako chemická individua. Jsou však známy v roztocích nebo ve formě svých solí či derivátů. Formálně lze jejich vzorce odvodit postupnou adicí oxidu siřičitého nebo sírového na vodu, sulfán nebo polysulfány.

Síra se průmyslově těží roztavením elementární síry v ložisku přehřátou vodní parou a jejím vytlačením na povrch stlačeným vzduchem (Fraschova metoda). Sulfán získaný ze zemního plynu nebo z odpadního sulfidu vápenatého

lze na síru převést řízeným částečným spalováním v kyslíku (Clausův proces s ≈ 99% konverzí)

Síra se čistí destilací, do prodeje přichází ve formě roubíků nebo sirného květu.

Síra se používá k výrobě kyseliny sírové, insekticidů a zápalek, ve výbušninářství a při vulkanizaci kaučuku. Potenciální použití má síra v Na/S článcích pro elektromobily, radioaktivní síry ³⁵S bylo využito k zesílení obrazu u silně podexponovaných fotografií.