Fyzikální a chemické vlastnosti síry

Síra je poměrně běžným chemickým prvkem v přírodě (šestnáctý, co se týče jeho obsahu v zemské kůře a šesté v přírodních vodách). Existují jak přirozená síra (volný stav prvku), tak jeho sloučeniny.

Síra v přírodě

Mezi nejvýznamnější přírodní minerály síry patří železité pyrite, sfalerit, galena, cinnabar, antimonit. Ve světových oceánech je obsaženo převážně ve formě síranu vápenatého, hořčíku a sodíku, což způsobuje tuhost přírodních vod.

Jak dostanou síru?

Extrakce sírových rud se provádí různými způsoby. Hlavním způsobem, jak vyrábět síru, je rozmíchat ho přímo do země.

Otevřená metoda těžby zahrnuje použití bagrů, které odstraňují horninové vrstvy, které pokrývají síru. Po rozdrcení vrstev rudy se do tavícího zařízení vysílá výbuch.

V průmyslu je síra vyráběna jako vedlejší produkt procesů v tavných pecích, při rafinaci ropy. Ve velkém množství je přítomen v zemním plynu (ve formě anhydridu síry nebo sirovodíku), při jehož extrakci je uložen na stěnách použitého zařízení. Jemně rozptýlená síra, která byla zachycena z plynu, se používá v chemickém průmyslu jako surovina pro výrobu různých produktů.

Tato látka může být získána z přírodního oxidu siřičitého. K tomu se používá metoda Claus. Spočívá v aplikaci "síry jámy", ve kterých síra odplyňuje. Výsledkem je modifikovaná síra, která se běžně používá při výrobě asfaltu.

Základní alotropické modifikace síry

Síra je inherentní v alotropii. Velké množství alotropních úprav je známo. Nejznámější jsou kosočtverečné (krystalické), monoklinické (jehlicovité) a plastické síry. První dvě modifikace jsou stabilní, třetí při ztuhnutí se změní na kosočtvercovou.

Fyzikální vlastnosti charakterizující síru

Modifikace kosočtvercových (alfa-S) a monoklinických (beta-S) obsahují 8 atomů síry, které jsou v uzavřeném cyklu spojeny jednotlivými kovalentními vazbami.

Za normálních podmínek má síra kosočtverečnou úpravu. Jedná se o žlutou pevnou krystalickou látku o hustotě 2,07 g / cm³. Roztaví se při 113 ° C. Hustota monoklinické síry je 1,96 g / cm³, jeho teplota tání je 119,3 ° C

Během tavení se síra zvětšuje a stává se žlutou kapalinou, která se roztrhne při teplotě 160 ° C a změní se na viskózní tmavě hnědou hmotnost, když dosáhne přibližně 190 ° C. Při teplotách překračujících tuto hodnotu klesá viskozita síry. Při teplotě asi 300 ° C se opět změní na tekutý stav. To se vysvětluje skutečností, že během zahřívání polymer síry zvyšuje délku řetězce se zvyšující se teplotou. A když teplota přesahuje 190 ° C, polymerní jednotky jsou zničeny.

Když se síra tavenina přirozeně ochladí, v válcových kelímcích se tvoří tzv. Šedo-kosočtverečné krystaly velkých velikostí, které mají zkreslený tvar ve tvaru oktaedra s částečně "odříznutými" plochami nebo rohy.

Pokud je roztavená látka ochlazena (například studenou vodou), je možné získat plastickou síru, což je elastická, pryžová hmota hnědé nebo tmavě červené barvy s hustotou 2.046 g / cm³. Tato modifikace, na rozdíl od kosočtvercového a monoklinického, je nestabilní. Postupně (během několika hodin) mění barvu na žlutou, stává se křehkou a proměňuje se do kosočtverce.

Při mrznoucích sírech par (silně zahřátých) s kapalným dusíkem se vytváří fialová modifikace, která je stabilní při teplotách pod -80 ° C.

Ve vodném prostředí je síra prakticky nerozpustná. Je však charakterizována dobrou rozpustností v organických rozpouštědlech. Špatné chování elektrické energie a tepla.

Teplota varu síry je 444,6 ° C. Proces varu je doprovázen uvolňováním oranžově-žlutých par obsahujících převážně S_8., které při následném zahřívání disociují, což vede k tvorbě rovnovážných forem S_6., S₄ a S₂. Dále, po zahřátí se velké molekuly rozpadají a při teplotách nad 900 stupňů tvoří páry v podstatě pouze molekuly S_2, disociace na atomy při 1500 ° C

Jaké jsou chemické vlastnosti síry?

Síra je typická nekovová. Je chemicky aktivní. Oxidativně-redukční vlastnosti síry se projevují ve vztahu k souboru prvků. Při zahřátí je snadno spojeno s prakticky všemi prvky, což vysvětluje jeho povinnou přítomnost v kovových rudách. Výjimkou jsou Pt, Au, I₂, N₂ a inertních plynů. Stupeň oxidace, který vykazuje síru ve sloučeninách, -2, +4, +6.

Vlastnosti síry a kyslíku způsobují jeho spalování ve vzduchu. Výsledkem této interakce je tvorba síry (SO₂) a sírové (SO₃) anhydridů používaných pro výrobu kyseliny sírové a kyseliny sírové.

Při pokojové teplotě se redukční vlastnosti síry projevují pouze ve vztahu k fluoru, při kterém se vytváří reakce hexafluorid síry:

• S + 3F₂= SF_6..

Při zahřátí (ve formě taveniny) interaguje s chlórem, fosforem, křemíkem, uhlíkem. V důsledku reakcí s vodíkem vytváří kromě sirovodíku i sulfáty kombinované obecným vzorcem H₂S_X.

Oxidační vlastnosti síry jsou pozorovány při interakci s kovy. V některých případech lze pozorovat poměrně násilné reakce. V důsledku interakce s kovy se tvoří sulfidy (sloučeniny síry) a polysulfidy (víceserné kovy).

Při dlouhodobém zahřátí reaguje s koncentrovanými kyselými oxidačními činidly při oxidaci.

Dále považujeme základní vlastnosti sloučeniny síry.

Oxid siřičitý

Oxid siřičitý, nazývaný také oxid siřičitý a anhydrid kyseliny sírové, je plyn (bezbarvý) s ostrým zadusivým zápachem. Má vlastnost zkapalnění pod tlakem při pokojové teplotě. SO₂ je kyselý oxid. Je charakterizována dobrou rozpustností ve vodě. To vede k slabé, nestabilní sírové kyselině, která existuje pouze ve vodném roztoku. V důsledku interakce anhydridu síry s alkáliemi vzniká sulfit.

Má spíše vysokou chemickou aktivitu. Nejvýraznější jsou redukční chemické vlastnosti oxidu sírového (IV). Takové reakce jsou doprovázeny zvýšením stupně oxidace síry.

Oxidační chemické vlastnosti oxidu síry se projevují v přítomnosti silných redukčních činidel (například oxidu uhelnatého).

Oxid sírový

Oxid sírový (anhydrid síry) - vyšší oxid síra (VI). Za normálních podmínek se jedná o bezbarvou, těkavou kapalinu s dusivým zápachem. Má vlastnosti zmrazení při teplotách pod 16,9 stupňů. Směs různých krystalických modifikací tuhého oxidu sírového je tvořena. Vysoké hygroskopické vlastnosti oxidu síry způsobují jeho "kouření" ve vlhkém vzduchu. V důsledku toho se vytvářejí kapičky kyseliny sírové.

Sírovodík

Sírovodík je binární chemická sloučenina vodíku a síry. H₂S je jedovatý, bezbarvý plyn, jehož charakteristické rysy jsou sladká chuť a vůně zhnitých vajec. Roztaví se při mínus 86 ° C, varí se při -60 ° C. Je tepelně nestabilní. Při teplotách nad 400 ° C se sírovodík rozkládá na S a H_2. Je charakterizována dobrou rozpustností v ethanolu. Rozpouští se špatně ve vodě. Výsledkem rozpouštění ve vodě je slabý sírovodík. Sírovodík je silné redukční činidlo.

Hořlavý. Když se hoří ve vzduchu, můžete vidět modrý plamen. Ve vysokých koncentracích je schopen reagovat s mnoha kovy.

Kyselina sírová

Kyselina sírová (H₂SO₄) může mít odlišnou koncentraci a čistotu. V bezvodém stavu je bezbarvá olejovitá kapalina, která nemá zápach.

Teplota, při které se látka roztaví, je 10 ° C. Teplota varu je 296 ° C. Rozkládá se dobře ve vodě. Při rozpouštění kyseliny sírové se vytvářejí hydráty a uvolňuje se velké množství tepla. Teplota varu všech vodných roztoků při tlaku 760 mm Hg. Art. přesahuje 100 ° C. Teplota varu se zvyšuje se zvyšující se koncentrací kyseliny.

Kyselé vlastnosti látky se projevují při interakci s látkou základní oxidy a základy. H₂SO₄ je kyselina dibázová, v důsledku čehož může tvořit jak sulfáty (střední soli), tak hydrogensulfáty (soli kyselin), z nichž většina je rozpustná ve vodě.

Nejvýraznější vlastnosti kyseliny sírové se projevují oxidačními redukčními reakcemi. Je to proto, že ve složení H₂SO₄ síra má vyšší oxidační stav (+6). Jako příklad projevu oxidačních vlastností kyseliny sírové můžeme citovat reakci s mědí:

• Cu + 2H₂SO₄ = CuSO₄ + 2H₂O + SO₂.

Síra: užitečné vlastnosti

Síra je mikroelement nezbytný pro živé organismy. Je to nedílná součást aminokyselin (methionin a cystein), enzymů a vitaminů. Tento prvek se podílí na tvorbě terciární struktury proteinu. Množství chemicky vázané síry obsažené v proteinech je na hmotnostním základě 0,8 až 2,4%. Obsah prvku v lidském těle je asi 2 gramy na 1 kg hmotnosti (tj. Asi 0,2% je síra).

Užitečné vlastnosti mikroelementu nelze přeceňovat. Protekce protoplasmy krve, síra je aktivní pomocník těla v boji proti škodlivým bakteriím. Množství koagulace závisí na jeho množství, to znamená, že tento prvek pomáhá udržovat jeho dostatečnou úroveň. Také síra hraje důležitou roli při udržování normálních koncentrací žluče produkované tělem.

Často se nazývá "krása minerální", protože je prostě nutné zachovat zdraví pokožky, nehtů a vlasů. Chere je vlastní schopnost chránit organismus před různými negativními vlivy prostředí. To pomáhá zpomalit proces stárnutí. Síra čistí tělo toxinů a chrání před zářením, což je obzvláště pravda, vzhledem k současné situaci v oblasti životního prostředí.

Nedostatečné množství stopových prvků v těle může vést k špatnému vylučování strusky, snížené odolnosti a vitalitě.

Síra je účastníkem bakteriální fotosyntézy. Je to složka bakteriochlorofylu a sirovodík je zdrojem vodíku.

Síra: vlastnosti a aplikace v průmyslu

Nejčastěji používaná síra se používá výroba kyseliny sírové. Také vlastnosti této látky umožňují použití pro vulkanizaci kaučuku, jako fungicid v zemědělství a dokonce i pro drogu (koloidní síru). Síra se navíc používá k výrobě zápalek a pyrotechnických sloučenin, je součástí sírové asfaltové kompozice pro výrobu síranového asfaltu.