8. třída (Ch, 25) - Fosfor (Smět 2024)
Síra (S), rovněž hláskovaná síra, nekovový chemický prvek patřící do kyslíkové skupiny (skupina 16 [VIa] periodické tabulky), jeden z nejreaktivnějších prvků. Čistá síra je bez chuti, křehké pevné látky bez zápachu, světle žluté barvy, špatného vodiče elektřiny a nerozpustného ve vodě. Reaguje se všemi kovy kromě zlata a platiny a vytváří sulfidy; vytváří také sloučeniny s několika nekovovými prvky. Každý rok se vyrábí miliony tun síry, většinou na výrobu kyseliny sírové, která se v průmyslu hojně používá.
V kosmickém množství se síra řadí mezi deváté mezi elementy a představuje pouze jeden atom z každých 20 000–30 000. Síra se vyskytuje v nekombinovaném stavu, stejně jako v kombinaci s dalšími prvky v horninách a minerálech, které jsou široce distribuovány, i když je zařazena mezi menší složky zemské kůry, ve které se její podíl odhaduje na 0,03 až 0,06 procenta. Na základě zjištění, že určité meteority obsahují asi 12 procent síry, bylo navrženo, že hlubší vrstvy Země obsahují mnohem větší podíl. Mořská voda obsahuje asi 0,09 procent síry ve formě síranu. V podzemních ložiscích velmi čisté síry, které jsou přítomny v domácích geologických strukturách, se předpokládá, že síra byla vytvořena působením bakterií na minerální anhydrit, ve kterém je síra kombinována s kyslíkem a vápníkem. Ložiska síry v sopečných oblastech pravděpodobně pocházela z plynného sirovodíku generovaného pod povrchem Země a přeměněného na síru reakcí s kyslíkem ve vzduchu.
Vlastnosti prvku
| protonové číslo | 16 |
|---|---|
| atomová hmotnost | 32,064 |
| bod tání | |
| kosočtverec | 112,8 ° C (235 ° F) |
| monoklinický | 119 ° C (246 ° F) |
| bod varu | 444,6 ° C (832 ° F) |
| hustota (při 20 ° C [68 ° F]) | |
| kosočtverec | 2,07 g / cm 3 |
| monoklinický | 1,96 g / cm 3 |
| oxidační stavy | -2, +4, +6 |
| elektronová konfigurace | 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 4 |
Dějiny
Historie síry je součástí starověku. Samotné jméno si pravděpodobně našlo cestu do latiny z jazyka Oscanů, starověkých lidí, kteří obývali region včetně Vesuvu, kde jsou rozšířena ložiska síry. Pravěcí lidé používali síru jako pigment pro jeskynní malbu; jeden z prvních zaznamenaných případů medikace je v použití síry jako tonikum.
Spalování síry mělo roli v egyptských náboženských obřadech již před 4 000 lety. Odkazy „Oheň a síla“ v Bibli se vztahují k síře, což naznačuje, že „pekelné ohně“ jsou poháněny sírou. Počátky praktického a průmyslového využití síry jsou připisovány Egypťanům, kteří používali oxid siřičitý k bělení bavlny již v 1600 BCE. Řecká mytologie zahrnuje chemii síry: Homer vypráví o Odysseově použití oxidu siřičitého k fumigaci komory, ve které zabil nápadníky své ženy. Použití síry ve výbušninách a ohništích se v Číně datuje asi do 500 bc a ve středověku byly připraveny se sírou používané látky ve válčení (řecký oheň). Pliny starší v 50 ce hlásil množství individuálních použití síry a ironicky byl sám zabit, s největší pravděpodobností kouřovými výpary, v době velkého výbuchu Vesuvu (79 ce). Síra byla alchymisty považována za princip hořlavosti. Lavoisier rozpoznal to jako prvek v 1777, ačkoli to bylo zvažováno některými být směs vodíku a kyslíku; jeho elementární povahu založili francouzští chemici Joseph Gay-Lussac a Louis Thenard.
Přirozený výskyt a rozšíření
Mnoho důležitých kovových rud jsou sloučeniny síry, buď sulfidů nebo sulfátů. Některé důležité příklady jsou galen (sirník olovnatý, PbS), směs (sirník zinečnatý, ZnS), pyrit (sirník železa, FeS 2), chalcopyrit (sirník měďnatý, CuFeS 2), sádrovec (dihydrát síranu vápenatého, CaSO 4 ∙ 2H 2). O) a barytu (síran barnatý, BaSO 4). Sulfidové rudy jsou ceněny hlavně pro jejich obsah kovů, ačkoli proces vyvinutý v 18. století pro výrobu kyseliny sírové využíval oxid siřičitý získaný spalováním pyritu. Uhlí, ropa a zemní plyn obsahují sloučeniny síry.
Allotropy
V síře, alotrie vzniká ze dvou zdrojů: (1) různé způsoby vazby atomů na jednu molekulu a (2) balení polyatomických molekul síry do různých krystalických a amorfních forem. Bylo hlášeno asi 30 allotropických forem síry, ale některé z nich pravděpodobně představují směsi. Pouze osm z 30 se zdá být jedinečných; pět obsahuje kruhy atomů síry a ostatní obsahují řetězce.
V rhombohedrálním allotropu, označeném ρ-síra, jsou molekuly složeny z kruhů šesti atomů síry. Tato forma se připraví zpracováním thiosíranu sodného chladem, koncentrovanou kyselinou chlorovodíkovou, extrahováním zbytku toluenem a odpařením roztoku za získání hexagonálních krystalů. ρ-síra je nestabilní, nakonec se vrací na ortorombickou síru (α-síra).
Druhou obecnou alotrópickou třídou síry je skupina osmičlenných kruhových molekul, z nichž tři krystalické formy byly dobře charakterizovány. Jedním z nich je ortorombická (často nesprávně nazývaná kosočtvercová) forma, a-síra. Je stabilní při teplotách pod 96 ° C. Další z krystalických S 8 kruhových allotropes je monoklinické nebo β-formě, ve které dva z os krystalu jsou kolmé, ale třetí svírá kosý úhel první dva. Pokud jde o jeho strukturu, stále existují určité nejasnosti; tato modifikace je stabilní od 96 ° C do teploty tání 118,9 ° C. Druhým monoklinickým cyklooktasulfurovým allotropem je y-forma, nestabilní při všech teplotách, rychle se transformující na a-síru.
Kosočtverečnou modifikace, S 12 kruhových molekul, a ještě další nestabilní S 10 kroužek allotrope jsou hlášeny. Posledně uvedené se vrátí do polymerní síry a S 8. Při teplotách nad 96 ° C se α-allotrop mění na β-allotrop. Pokud je ponechán dostatek času na to, aby se tento přechod zcela uskutečnil, další zahřívání způsobí, že dojde k roztavení při 118,9 ° C; ale pokud se a-forma zahřívá tak rychle, že transformace na p-formu nemá čas na to, aby došlo k transformaci, a-forma se rozpustí při 112,8 ° C.
Těsně nad bodem tání je síra žlutá, transparentní, mobilní kapalina. Po dalším zahřívání viskozita kapaliny postupně klesá na minimum při přibližně 157 ° C, ale pak rychle stoupá a dosahuje maximální hodnoty při přibližně 187 ° C; mezi touto teplotou a teplotou varu 444,6 ° C klesá viskozita. Barva se také mění, prohlubuje se ze žluté na tmavě červenou a nakonec na černou při asi 250 ° C. Rozdíly v barvě i viskozitě jsou považovány za důsledek změn v molekulární struktuře. Pokles viskozity zvyšující se teplotou, je typické pro kapaliny, ale zvýšení viskozity síry nad 157 ° C, pravděpodobně je způsobena protržením osmi-členné kruhy atomů síry za vzniku reaktivních S 8 jednotek, které sdružují se do dlouhých řetězců obsahující mnoho tisíc atomů. Kapalina pak nabývá vysoké viskozitní charakteristiky takových struktur. Při dostatečně vysoké teplotě jsou všechny cyklické molekuly zlomeny a délka řetězců dosahuje maxima. Kromě této teploty se řetězy rozpadají na malé fragmenty. Po odpaření, cyklické molekuly (S 8 a S 6) jsou opět vytvořeny; při teplotě kolem 900 ° C, S 2 je převládající formou; nakonec se vytvoří monatomická síra při teplotách nad 1800 ° C.
