Zisk a výskyt síry

vyskytuje se volně, ale častěji vázaná
- volně se vykytuje v blízkosti sopek a v sopečných plynech
je nedílnou součástí bílkovin
nejdůležitější jsou sulfidy
- pyrit $FeS_2$
- sfalerit $ZnS$
- rumělka $HgS$
- galenit $PbS$
- chalkozin $Cu_2S$
- challkopyrit $CuFeS_2$
významné jsou i sírany
- Glauberova sůl $Na_2SO_4\cdot{10\ H_2O}$
- sádrovec $CaSO_4\cdot{2\ H_2O}$
- baryt $BaSO_4$
těží se Frashovou metodou
- přehřátá vodní pára se podzemními sondami vžene do ložisek síry
- síra se roztaví
- extrakce se provádí vháněním horkého vzduchu
- získaná síra je velmi čistá
  - surovina obsahuje přibližně 99.6% síry
  - produkt se dál nerafinuje

Alotropické modifikace síry

vyskytuje se ve dvou modifikacích
obě jsou tvořeny cyklickými molekulami síry $S_8$
liší se pouze v uspořádání atomů v krystalické mřížce
- může být kosočtverečná nebo jednokolmá
kromě krystalické síry existují i amorfní modifikace
- plasická síra
  - vzniká prudkým zchlazením kapalné síry
  - není stabilní a časem přechází na kosočtverečnou krystalickou modifikaci
- sirný květ
  - vzniká ochlazením sirných par

Vlastnosit síry

je méně elektronegativní než kyslík
bod tání síry je 119°C
- při této teplotě se přeměňuje na žlutou kapalinu
- při zahřívání nad 160°C kapalina hnědně a zvyšuje viskozitu
  - je to způsobeno otevíráním $S_8$ cyklů a následným spojováním do dlouhých řetězců
    - mohou mít až 200 000 atomů síry
  - zvyšováním teploty se řetězce zmenšují
    - s tím také klesá viskozita
bod varu je 444.6°C
- při vyšší teplotě vznikají sirné páry tvořené molekulami obsahujícími 2 až 8 atomů síry
- při teplotách vyšších než 900°C mohou existovat pouze molekuly $S_2$

Sloučeniny síry

Sloučeniny síry s kyslíkem

Oxid siřičitý $SO_2$

je to bezbarvý plyn štiplavého zápachu
dá se získat přímým sloučením prvků
v laboratoři se připravuje reakcí siřičitanu sodného s kyselinou sírovou
- $Na_2SO_3+H_2SO_4\longrightarrow{Na_2SO_4+SO_2+H_2O}$
průmyslově se vyrábí spalováním síry nebo pražením pyritu
- $4\ FeS_2+11\ O_2\longrightarrow{2\ Fe_2O_3+8\ SO_2}$
má výrazné redukční účinky
- ve většině reakcí vystupuje jako redukční činidlo
- je schopen redukovat i relativně dobrá oxidační činidla, jako manganistany, chlor a kyselinu dusičnou
v reakci s vodíkem nebo uhlíkem vystupuje ale jako oxidační činidlo
- $SO_2+C\longrightarrow{S+CO_2}$
- $SO_2+2\ H_2\longrightarrow{S+2\ H_2O}$
s kyslíkem reaguje po přidání katalyzátoru za vzniku oxidu sírového
- $2\ SO_2+O_2\longrightarrow{2\ SO_3}$
průmyslově se využívá k výrobě kyseliny sírové a celulosy
je nebezpečný pro životní prostředí
- do ovzduší se dostává spalováním nekvalitního hnědého uhlí
- podíli se na tvorbě kyselých dešťů
- podporuje korozi
- ničí jehličnaté lesy a další vegetaci
- je nebezpečný pro člověka
  - způsobuje zánět průdušek
- jeho koncentrace musí být sledována

Kyselina siřičitá $H_2SO_3$

vzniká reakcí oxidu siřičitého s vodou
- roztok je mírně kyselý a obsahuje malý podíl molekul kyseliny siřičité
- většina oxidu zůstává v hydratované formě $SO_2\cdot{n\ H_2O}$
tvoří dvě řady solí
- hydrogensiřičitany
  - připravují se zaváděním oxidu siřičitého do vodného roztoku nebo suspenze hydroxidů
  - nejvýznamnější je hydrogensiřičitan vápenatý $Ca(HSO_3)_2$
    - používá se při získávání z celulosy ze dřeva
- siřičitany
  - připravují se reakcí hydrogensiřičitanů s ekvivalentním množstvím hydroxidů
  - významný je siřičitan sodný $Na_2SO_3$
    - používá se k odstraňování chloru v papírenském a textilním průmyslu
    - je základní součástí fotografických vývojek
- jsou to středně silná redukční činidla
- žíháním siřičitanů alkalických kovů vznikají sulfidy a sírany
  - zahříváním jiných siřičitanů může dojít ke jejich rozkladu
- kondenzací hydrogensiřičitanů vznikají disiřičitany
  - mají podobné vlastnosti jako siřičitany a hydrogensiřičitany
  - jejich anion je nesymterický $(O_2S-SO_3)^{2-}$
    - obsahuje síru v oxidačním stavu $III$ a $V$
- redukcí hydrogensiřičitanů vznikají soli kyseliny dithioničité
  - anion dithioničitanový $S_2O_4^{2-}$ má symterickou strukturu $(O_2S-SO_2)^{2-}$
  - nejvýznamnější je dithioničitan sodný $Na_2S_2O_4\cdot{2\ H_2O}$
    - používá se jako průmyslové redukční činidlo
    - redukuje kationty těžších kovů na elementární kov
    - využívá se k čištění odpadních vod

Oxid sírový $SO_3$

v plyném skupenství jsou jeho molekuly trigonální
v pevném stavu existuje ve třech modifikacích
- $\gamma-SO_3$
  - je to pevná látka podobná ledu
  - je tovřena cyklickými molekulami $(SO_3)_3$
    - atomy síry jsou pospojovány kyslíkovými můstky
- $\alpha-SO_3$ a $\beta-SO_3$
  - mají obdobnou strukturu jako $\gamma-SO_3$
    - každý atom síry je tetraedricky obklopen kyslíky, z nichž každé dva jsou společné dalším atomům síry
  - jsou polymerní
nejčasteji se připravuje destilací z olea
- oleum je 25 - 65% roztok $SO_3$ v $H_2SO_4$
- méně často se využívá termický rozklad síranů
průmyslově se vyrábí katalytickou oxidací oxidu siřičitého
je silně hygroskopický
- odnímá vodu organickým sloučeninám a ty potom uhelnatí
s oxidy některých kovů reaguje za vzniku příslušných síranů
- vaužívá se toho k odstraňování oxidu sírového z kouřových plynů
poukud se nechá zreagovat se sulfanem při teplotě -78°C, vzniká kyselina thiosírová $H_2S_2O_3$
- je nestabilní
- její soli obsahují thiosítanový anion $S_2O_4^{2-}$
  - strukurně se podobá síranovému aniontu, ale jeden kyslík je nehrazen sírou
    - atomy síry nejsou ekvivalentní
      - mají různá oxidační čísla - $II$ a $VI$
  - thiosírany se připravují záváděním plynné směsi oxidusiřičitého se sulfanem do roztoků hydroxidů alkalických kovů
  - reakcí s oxidačními činidly se oxidují na sírany
  - reakcí se slabšími oxidačními činidly vznikají tetrationany
    - obsahují tetrathionanový anion $S_4O_6^{2-}$
    - reakce thiosíranového anionu s jodem je základem metody analytické chemie - jodometrie

Kyselina sírová $H_2SO_4$

je to bezbarvá, olejovitá kapalina
vzniká reakcí oxidu sírového s vodou
- průběh reakce je velmi prudký a dochází ke vzniku aerosolu
- při průmyslové výrobě se tato metoda nepoužívá a oxid sírový se rozpouští do koncentrované kyseliny sírové
  - vzniká oleum, které se potom ředí na požadovanou koncentraci vodou
    - ředění je provázeno uvolněním velkého množství tepla
      - je proto nutné lít kyselinu do vody a ne vodu do kyseliny
má značnou afinitu k vodě
organickým látkám odnímá vodu
má velmi dobré oxidační vlastnosti
- koncentrovaná za horka je schopna reagovat i s ušlechtilými kovy
patří mezi silné kyseliny
tvoří dvě řady solí
- hydrogensírany
  - obsahují anion $HSO_4^-$
  - v pevném stavu jsou známe pouze hydrogensírany alkalických kovů
  - jejich kondenzací vznikají disírany
    - disíranový anion má symetrickou strukturu $(O_3S-O-SO_3)^{2-}$
- sírany
  - obsahují anion $SO_4^{2-}$
  - připravují se reakcí kyseliny sírové s kovy, jejich oxidy nebo uhličitany, případně bazickými hydroxidy
Výroba kyseliny sírové
- Nitrozní metoda
  - v současnosti se téměř nepoužívá
  - oxid siřičitý je v přítomnosti vody oxidován oxidem dusičitým za vzniku hydrogensíranu nitrosylu $NOHSO_4$, který reaguje s vodou za vzniku kyseliny sírové, uvolní se oxid dusný, který se vzdušným kyslíkem oxiduje zpět na oxid dusičitý
  - $NO_2+SO_2+H_2O\longrightarrow{H_2SO_4+NO}$ ongrightarrow{2\ NO_2}$
- Kontaktní metoda
  - v současnosti používá výhradně
  - oxid siřičitý je v přítomnosti oxidu vanadičného oxidován na oxid sírový, které je poté rozpouštěn v kyselině sírové za vzniku olea
  - $V_2O_5+SO_2\longrightarrow{SO_3+2\ VO_2}$ \longrightarrow{2\ V_2O_5}$
kyselina sírová i oleum se používají ve velké řadě průmyslových výrob
- používají se třeba při várobě barviv, léčiv a výbušnin
- dodává v 96% koncentraci
vystupuje v obrovské řadě chemických reakcí a syntéz

Sloučeniny síry s vodíkem

Sulfan $H_2S$

je to bezbarvý, velmi jedovatý plyn
páchne po zkažených vejcích
je dobře rozpustný ve vodě a vzniká tak kyselina sirovodíková
bývá rozpuštěný s sirných minerálních vodách
nejčastěji se připravuje reakcí sulfidu železnatého s kyselinou chlorovodíkovou
- $FeS+2\ HCl\longrightarrow{H_2S+FeCl_2}$
za dostatečného přístupu vzduchu hoří namodralým plamenem
- produktem hoření je oxid siřičitý a voda
- pokud hoření neprobíhá za dostatečného přístupu vzduchu, produktem je síra a voda
má výhradně redukční vlastnosti
odvozují se od něj dvě řady solí
- hydrogensulfidy
  - obsahují anion $HS^-$
  - jsou rozpustné ve vodě
- sulfidy
  - obsahují anion $S^{2-}$
  - ve vodě jsou rozpustné pouze sulfidy alkalických kovů

Polysulfany $H_2S_n$

jsou to látky, které obsahují nerozvětvené řetězce síry
byli izolovány polysulfany se dvěma až osmi atom síry
tvoří soli polysulfidy
- obsahují anion $S_n^{2-}$
- uplatňují se v analytické chemii, ale také při výrobě kyseliny sírové

Sloučeniny síry s halogeny

jední se o velkou řadou sloučenin
- $S_2X_2$, $S_nX_2$, $SX_2$, $SX_4$ a dále $SF_6$ a $S_2F_{10}$
připravují se přímou syntézou
mnohé jsou reaktivní a s vodou se rozkládají
za běžné teploty probíhá reakce síry s fluorem
- běžně vzniká fluorid sírový $SF_6$
  - je to velmi stálá a inertní látka
  - vodou se nerozkládá a nehoří