Síra v přírodě – místa jejího výskytu a role v ekosystému

Síra je prvkem šesté skupiny třetí periody hlavní podskupiny periodické tabulky chemických prvků s atomovým číslem 16. Vykazuje nekovové vlastnosti. Označuje se symbolem S (latinsky: Síra). Ve sloučeninách vodíku a kyslíku se nachází jako součást různých iontů a tvoří mnoho kyselin a solí. Mnoho solí obsahujících síru je ve vodě špatně rozpustných.

Historie objevu

Síra (anglicky: Sulphur, francouzsky: Soufre, německy: Schwefel) v původním stavu, stejně jako ve formě sloučenin síry, je známá již od starověku. S pachem hořící síry, dusivým účinkem oxidu siřičitého a ohavným zápachem sirovodíku se člověk pravděpodobně seznámil již v pravěku. Právě kvůli těmto vlastnostem síru používali kněží jako součást posvátného kadidla při náboženských obřadech. Síra byla považována za produkt nadlidských bytostí z duchovního světa nebo podzemních bohů. Velmi dlouhou dobu se síra začala používat jako součást různých hořlavých směsí pro vojenské účely. Již Homér popsal „sirné výpary“, smrtící účinek emisí spalování síry. Síra byla pravděpodobně součástí „řeckého ohně“, který děsil nepřátele. Kolem 8. stol. Číňané jej začali používat v pyrotechnických směsích, zejména ve směsi střelného prachu. Hořlavost síry, snadnost, s jakou se spojuje s kovy za vzniku sulfidů (například na povrchu kousků kovu), vysvětluje, proč byla považována za „princip hořlavosti“ a základní složku kovových rud. Presbyter Theophilus (12. století) popisuje způsob oxidačního pražení sulfidické měděné rudy, známý pravděpodobně již ve starém Egyptě. V období arabské alchymie vznikla rtuťovo-sírová teorie složení kovů, podle které byla síra považována za podstatnou složku (otce) všech kovů. Později se stal jedním ze tří principů alchymistů a později se „princip hořlavosti“ stal základem teorie flogistonu. Elementární povahu síry stanovil Lavoisier ve svých spalovacích experimentech. Se zavedením střelného prachu v Evropě započal rozvoj přirozené těžby síry a také vývoj způsobu jejího získávání z pyritů; ten druhý byl rozšířen ve starověké Rusi. Poprvé byl v literatuře popsán Agricolou. Přesný původ síry tedy nebyl stanoven, ale jak bylo uvedeno výše, tento prvek byl používán již před narozením Krista, a proto byl lidem znám již od starověku.

Původ názvu

Ruský název síry sahá až k praslovanskému *sěra, které je spojeno s latinou. sērum “sérum”. Latinské síra (helénizované hláskování staršího sulpur) sahá až k indoevropskému kořeni *swelp, „hořet“.

Příjem

Ve starověku a ve středověku se síra extrahovala tak, že se do země zakopal velký hliněný hrnec, na který položili další s otvorem na dně. Ten byl naplněn horninou obsahující síru a poté zahřátý. Síra se roztavila a stékala do spodní nádoby. V dnešní době se síra získává především tavením přírodní síry přímo v místech jejího výskytu pod zemí. Sirné rudy se těží různými způsoby v závislosti na podmínkách výskytu. Usazeniny síry jsou téměř vždy doprovázeny hromaděním toxických plynů – sloučenin síry. Navíc se nesmí zapomínat na možnost samovznícení. Povrchová těžba funguje takto. Kráčející rypadla odstraňují vrstvy horniny, pod kterými leží ruda. Vrstva rudy je rozdrcena výbuchy, načež jsou bloky rudy odeslány do sirné huti, kde se síra extrahuje z koncentrátu. V roce 1890 navrhl Hermann Frasch roztavit síru pod zemí a čerpat ji na povrch pomocí vrtů podobných ropným vrtům. Relativně nízký bod tání síry (113 °C) potvrdil reálnost Fraschovy představy. V roce 1890 začaly zkoušky, které vedly k úspěchu. Existuje několik známých způsobů získávání síry ze sirných rud: parovodní, filtrační, termální, odstředivé a extrakční.

Fyzikální vlastnosti

Síra se od kyslíku výrazně liší svou schopností vytvářet stabilní řetězce a cykly atomů. Nejstabilnější cyklické molekuly jsou S₈, mající tvar koruny, tvořící kosočtverečnou a jednoklonnou síru. Jedná se o krystalickou síru, křehkou žlutou látku. Kromě toho molekuly s uzavřenými (S₄, S₆) řetězy a otevřené řetězy. Takové složení má plastická síra, hnědá látka, která se získává rychlým ochlazením roztavené síry (plastová síra zkřehne už po pár hodinách, žloutne a postupně přechází v kosočtverec). Vzorec pro síru se nejčastěji píše jednoduše jako S, protože i když má molekulární strukturu, je to směs jednoduchých látek s různými molekulami. Síra je nerozpustná ve vodě, některé její modifikace se rozpouštějí v organických rozpouštědlech, jako je sirouhlík a terpentýn. Tavení síry je doprovázeno znatelným zvětšením objemu (cca 15 %). Roztavená síra je žlutá pohyblivá kapalina, která se při teplotě nad 160 °C mění na velmi viskózní tmavě hnědou hmotu. Tavenina síry získává nejvyšší viskozitu při teplotě 190 °C; Další zvýšení teploty je doprovázeno poklesem viskozity a nad 300 °C se roztavená síra opět stává mobilní. To je způsobeno tím, že při zahřívání síra postupně polymeruje a se zvyšující se teplotou se prodlužuje délka řetězce. Když se síra zahřeje nad 190 °C, začnou se polymerní vazby hroutit. Síra může sloužit jako nejjednodušší příklad elektretu. Při tření získává síra silný záporný náboj. Síra se používá k výrobě kyseliny sírové, vulkanizaci kaučuku, jako fungicid v zemědělství a jako koloidní síra, léčivý přípravek. Síra se také používá v sirno-bitumenových kompozicích k výrobě sirného asfaltu a jako náhrada portlandského cementu k výrobě sirného betonu.

Přírodní sirné minerály

Síra je šestnáctým nejrozšířenějším prvkem v zemské kůře. Nachází se ve volném (nativním) stavu a ve vázané formě. Nejdůležitější přírodní sloučeniny síry: FeS₂ — železný pyrit nebo pyrit, ZnS — zinková směs nebo sfalerit (wurtzit), PbS — olovnatý třpyt nebo galenit, HgS — rumělka, Sb₂S₃ – antimonit. Kromě toho je síra přítomna v ropě, přírodním uhlí, zemním plynu a břidlicích. Síra je šestým nejrozšířenějším prvkem v přírodních vodách, nachází se hlavně ve formě síranového iontu a způsobuje „trvalou“ tvrdost sladké vody. Životně důležitý prvek pro vyšší organismy, součást mnoha bílkovin, je koncentrován ve vlasech.

Síra — to je nádherný příklad toho, jak jsou prvky periodické tabulky distribuovány v přírodě. Tento chemický prvek má výrazné rozdíly v distribuci. Síra se na Zemi vyskytuje v různých skupenstvích a formách. Zajímavé je, že síra je ve skutečnosti jedním z nejznámějších a pro člověka nejprospěšnějších minerálů.

Veškerá síra nalezená na naší planetě je magmatického, hydrotermálního nebo sedimentárního původu. Koncentruje se v zemské kůře a je přítomen i v některých sopečných plynech a silikátových minerálech. Síra, která vzniká v důsledku různých geologických procesů, je agregátem prvků, kde síra hraje klíčovou roli.

Hlavní ložiska síry se nacházejí v Itálii, Kanadě, Rusku a některých dalších zemích. Je důležité si uvědomit, že síra se vyrábí a používá pro průmyslové účely. Má široké uplatnění v různých průmyslových odvětvích včetně chemikálií, hnojiv a dalších. Síra tedy dodává přírodě nejen svou jedinečnou energii, ale hraje významnou roli i v různých oblastech lidské činnosti.

Geologické sedimentární formace se sírou

Jedním příkladem geologické formace obsahující síru je sirný balvan, ve kterém se síra nachází ve spojení s horninami. Lze jej nalézt na různých místech, jako jsou vulkanické oblasti a zóny geotermální aktivity.

Geologické útvary obsahující síru jsou nejen zajímavými objekty pro studium, ale mají i praktické využití. Síra může být použita v průmyslu k výrobě sloučenin síry, hnojiv a dalších produktů.

Síra v hydrotermálních průduchech

Když se horká voda obsahující síru dostane na povrch, vytvoří charakteristické bílé nebo žluté usazeniny, které se skládají ze síry. Tato ložiska, nazývaná sirovodíková železná ruda, jsou populárně známá jako „sirné proteiny“. Obvykle mají silný sirovodíkový zápach.

Hydrotermální průduchy bohaté na síru se nacházejí po celém světě. Nejznámější hydrotermální systémy obsahující síru se nacházejí na Islandu, v Itálii, na Novém Zélandu a na Kamčatce. V těchto místech můžete pozorovat fantastické gejzíry, horké prameny, koupele s vroucím bahnem a další úžasné hydrotermální jevy.

Hydrotermální průduchy bohaté na síru mají velký význam jako zdroj artefaktů a místo pro vědecký výzkum. Ložiska síry a charakteristické krajinné formy jsou unikátní přírodní fenomény, které přitahují pozornost turistů a vědců z celého světa a přispívají také ke studiu procesů probíhajících uvnitř Země.

Vulkanické jeskynní útvary s bohatými ložisky síry

Když láva vybuchne, produkuje plyny, včetně sirovodíku, které se ochlazují, když stoupají k vrcholu. Při ochlazení se sirovodík mění zpět na síru a vytváří v jeskyních různá ložiska. Právě tato ložiska dělají vulkanické jeskyně zvláštní a atraktivní pro průzkum.

Těžká ložiska síry mohou mít různé tvary a textury. Mohou to být stalaktity, stalagmity, vrstvy nebo jednoduše ležící na dně jeskyně. Barva síry se může lišit od jasně žluté po tmavě červenou nebo fialovou. To vytváří působivé a krásné scenérie pro návštěvníky jeskyní.

Jsou známy případy, kdy se ložiska síry ve vulkanických jeskyních stala předmětem ekonomického zájmu. V některých oblastech se síra těží komerčně a používá se v různých průmyslových odvětvích, jako je výroba chemikálií nebo hnojiv.

Jedním z nejznámějších míst sopečného formování s hojnými ložisky síry je Yellowstone Valley v USA. Najdete zde jeskyně s úžasnými nalezišti síry, které přitahují turisty z celého světa. Bohužel při návštěvě vulkanických jeskyní je nutné být obezřetní a dodržovat bezpečnostní pravidla, aby nedošlo k poškození choulostivých útvarů a jejich zachování pro další generace.

Síra v krystalech a minerálech

Síra se velmi často vyskytuje ve vulkanických oblastech, kam padá jako emise páry nebo nahromaděné sedimenty. Síru lze nalézt také v Ripheans a poblíž fumarol v geotermálních vodách.

Mezi hlavní zdroje síry patří minerály jako galenit, pyrit, síran měďnatý a stříbrný, stejně jako sírany a sulfidy různých kovů.

• Galenit (sulfid olovnatý) je jedním z nejznámějších zdrojů síry.
• Pyrit (sirný třpyt) je minerál, který často obsahuje síru a nachází se v různých rudných ložiskách.
• Síran měďnatý a síran stříbrný jsou rudy, ze kterých lze získat síru.

Síra je také přítomna v minerálech, jako je anhydrit, baryt, sádra, epsomit atd.

Ze síry se vyrábějí různé produkty, jako je síran hlinitý, kyselina sírová, síran sodný a další. Síra se také používá jako průmyslové činidlo a přísada při výrobě výbušnin.

Síra v olejích

Síra v ropě se vyskytuje ve formě organických sloučenin, jako jsou sulfidy a merkaptany. Jeho přítomnost v ropě může být problémem, protože má negativní dopad na kvalitu a stupeň čištění ropných produktů.

Síra v ropě se však dá průmyslově využít. Z ropných surovin s vysokým obsahem síry lze síru získat jako plynný nebo kapalný produkt. Používá se v různých průmyslových odvětvích včetně výroby hnojiv, farmacie a přírodní historie.

Síra v ropě je důležitým prvkem pro chemický průmysl a lze ji těžit a používat jako cenný zdroj.

Síra v horninách a rudách

Jedním z nejznámějších zdrojů síry jsou ložiska síry, která vznikají v důsledku oxidace síry v atmosféře a usazováním na zemském povrchu. Taková ložiska se často nacházejí v oblastech sopečné činnosti nebo v blízkosti horkých pramenů.

Síra může být také nalezena v rudách, které obsahují nejen síru, ale také další minerály, jako je měď, cín, olovo a zinek. Takové rudy jsou obvykle těženy a zpracovávány specializovanými podniky za účelem získání síry v průmyslovém měřítku.

Kromě toho lze síru nalézt v různých minerálech a horninách, jako je sádrovec, anhydrit, sirný mramor a další. Mají své vlastní charakteristiky chemického složení a struktury, což je činí zajímavými pro vědecký výzkum a průmyslové využití.

Podzemní ložiska síry a jejích sloučenin

Jedním z nejznámějších podzemních ložisek síry je vulkanická oblast, kde se v důsledku vulkanické činnosti uvolňuje síra. Horké plyny obsahující síru jsou emitovány z vulkanických dolů a usazují se na zemském povrchu. Tyto sedimenty postupně vytvářejí zajímavou krajinu tvořenou horkými a jiskřivými sirnými prameny, gejzíry a fumarolami.

Dalším zajímavým příkladem podzemní akumulace síry je průmyslová ložiska síry. Tato ložiska se tvoří v průmyslových lokalitách, kde se síra získává při těžbě nerostů, jako je ropa nebo plyn. Podzemní ložiska síry v takových lokalitách mohou být obrovská a jejich zpracování je důležitou součástí výrobního procesu.

Kromě toho, podzemní ložiska síry mohou vznikat v důsledku chemických reakcí mezi sírou a jinými prvky. Například v oblastech, kde je vysoký obsah síry a minerálů bohatých na kovy, mohou vznikat rudná ložiska sloučenin síry. Tato ložiska mohou být umístěna ve značné hloubce a vyžadují speciální technologie pro jejich rozvoj.

Obecně platí, že podzemní ložiska síry a jejích sloučenin jsou předmětem zájmu výzkumníků, geologů a průmyslových společností. Jsou významnými zdroji síry, která má široké využití v průmyslu a vědě.

Síra v mořské vodě a oceánských usazeninách

Mořská voda obsahuje malé množství síry, která vzniká při přirozených geologických procesech na zemském povrchu. Síra se nachází v minerálech, které se rozpouštějí ve vodě, jako je sádra a anhydrit.

Oceánská ložiska síry jsou různé formy sirných solí, které se usazují na dně oceánu. Tyto usazeniny vznikají jako výsledek chemických reakcí mezi sírou a jinými prvky v mořské vodě. Lze je nalézt jako sulfidické rudy i jako ložiska síranů.

Těžba síry z oceánských ložisek je důležitý proces, protože síra se používá v různých průmyslových odvětvích, včetně výroby hnojiv, chemikálií a ropy. Těžba síry z oceánů však může mít také negativní dopady na mořský ekosystém a vést k ničivým následkům pro mořský život.