Siarka jest elementem układu okresowego D. I. Mendelejewa, jej liczba atomowa wynosi szesnaście. Posiada właściwości niemetaliczne. Oznaczone łacińską literą S. Nazwa prawdopodobnie ma rdzeń indoeuropejski - „spalić”.
Perspektywa historyczna
Kiedy odkryto siarkę i rozpoczęto jej wydobycie, nie jest jasne. Wiadomo tylko, że starożytni ludzie wiedzieli o tym na długo przed naszą erą. Pierwsi kapłani używali go w swoich rytuałach kultowych, włączali go do mieszanek fumigacyjnych. Siarka mineralna została przypisana do produktu, który został wyprodukowany przez bogów, głównie żyjących w podziemiach.
Przez długi czas, o czym świadczą dokumenty historyczne, był używany jako składnik mieszanin palnych, które były wykorzystywane do celów wojskowych. Homer również nie ignorował siarki mineralnej. W jednej ze swoich prac opisał „wyparowania”, które po poparzeniu miały szkodliwy wpływ na osobę.
Historycy sugerują, że siarka była elementem składowym tak zwanego „ognia greckiego”, który wzbudzał strach wśród wrogów.
W VIII wieku w Chinach był używany do produkcji pirotechnikimieszaniny, w tym substancje palne przypominające proch strzelniczy.
W średniowieczu był to jeden z trzech głównych elementów alchemików. W swoich badaniach aktywnie wykorzystywali rodzimą siarkę mineralną. Często prowadziło to do tego, że eksperymenty z nią były utożsamiane z czarami, a to z kolei prowadziło do prześladowań starożytnych chemików i ich wyznawców przez Inkwizycję. To właśnie od tamtych czasów, od średniowiecza i renesansu, zapach palącej się siarki, ich gazów, zaczął być kojarzony z aktami złych duchów i diabelskimi manifestacjami.
Właściwości
Natywna siarka mineralna ma sieć molekularną, której nie mają inne podobne pierwiastki. Prowadzi to do tego, że ma niską twardość, nie ma rozszczepienia, jest raczej delikatnym materiałem. Ciężar właściwy siarki wynosi 2,7 grama na centymetr sześcienny. Minerał ma słabą przewodność elektryczną i cieplną oraz niską temperaturę topnienia. Swobodnie zapala się pod wpływem otwartego płomienia, w tym z zapałki, kolor płomienia jest niebieski. Dobrze się zapala w temperaturze około 248 stopni Celsjusza. Podczas spalania wydziela dwutlenek siarki, który ma ostry, duszący zapach.
Opisy minerału siarki są zróżnicowane. Ma odcienie jasnożółtego, słomkowego, miodowego, zielonkawego. W siarce, która ma w swojej strukturze substancje organiczne, występuje kolor brązowy, szary lub czarny. Na zdjęciu minerał siarki w postaci stałej, czystej, krystalicznej postaci zawsze przyciąga wzrok i łatworozpoznawalny.
Siarka wulkaniczna jest jasnożółta, zielonkawa, pomarańczowa. W naturze można go znaleźć w postaci różnych mas, gęstych, ziemistych, sypkich. W przyrodzie występują również krystalicznie zarośnięte kryształy siarki, ale dość rzadko.
Siarka w przyrodzie
Naturalna siarka w czystej postaci jest rzadka. Ale w skorupie ziemskiej jej rezerwy są bardzo znaczące. Są to głównie rudy, w których warstwy siarki występują w dużych ilościach.
Do tej pory nauka nie zdecydowała o przyczynie występowania złóż siarki. Niektóre wersje wzajemnie się wykluczają. Biorąc pod uwagę fakt, że siarka wykazuje dużą aktywność chemiczną, przyjmuje się, że podczas formowania się powierzchni skorupy ziemskiej była wielokrotnie wiązana i uwalniana. Nie ustalono na pewno, jak przebiegały te reakcje.
Według jednej z wersji zakłada się, że siarka jest wynikiem wymywania siarczanów, które stały się produktami odpadowymi poszczególnych bakterii. Ci ostatni używają związków mineralnych jako pożywienia.
Naukowcy rozważają różne wersje procesów zastępowania siarki w skorupie ziemskiej, które prowadzą do jej uwalniania i akumulacji. Ale nie jest jeszcze możliwe jednoznaczne zrozumienie natury zdarzenia.
Właściwości fizyczne i chemiczne siarki
Pierwsze badania naukowe przeprowadzono dopiero w XVIII wieku. Dokładne badanie właściwości minerału siarki przeprowadził francuski naukowiec Antoine Lavoisier. Odkrył więc, że krystalizuje z roztopów, początkowo przybierając kształt igłyrodzaje. Jednak ta forma nie jest stabilna. Wraz ze spadkiem temperatury siarka rekrystalizuje, tworząc wolumetryczne, przezroczyste formacje o cytrynowożółtym lub złotym odcieniu.
Złoża, wydobycie siarki
Głównym źródłem produkcji minerałów siarkowych są złoża. Z wyliczeń geologów wynika, że jego światowe rezerwy wynoszą około 1,4 miliarda ton.
Starożytni ludzie, a także średniowieczni górnicy, wydobywali siarkę, wykopując duży gliniany pojemnik na głębokość. Umieszczono na nim kolejną, w której w dnie był otwór. Górny pojemnik wypełniony był kamieniem zawierającym siarkę. Ta konstrukcja była podgrzewana. Siarka zaczęła się topić i spływać do dolnego naczynia.
Obecnie wydobycie odbywa się metodą odkrywkową, a także metodą wytapiania pod ziemią.
Duże złoża siarki na terenie Eurazji znajdują się w Turkmenistanie, w regionie Wołgi i innych miejscach. Znaczące złoża w Rosji odkryto na lewym brzegu Wołgi, który rozciąga się od Samary do Kazania.
Przy opracowywaniu minerału siarki szczególną uwagę zwraca się na bezpieczeństwo. Wynika to z faktu, że rudy zawsze towarzyszy gromadzenie się siarkowodoru, który jest bardzo szkodliwy dla oddychania. Sam minerał ma tendencję do zapalania się i tworzenia związków wybuchowych.
Najpopularniejszą metodą wydobycia jest kopalnia odkrywkowa. Jednocześnie górna część skał jest usuwana przez sprzęt górniczy. Prowadzone są prace wybuchowe, kruszenie części rudy. Następniefrakcje kierowane są do przedsiębiorstwa w celu wzbogacenia, a następnie do hut w celu uzyskania czystej siarki.
Jeśli minerał leży głęboko, a jego objętość jest znaczna, do wydobycia stosuje się metodę Frascha.
Pod koniec 1890 r. inżynier Frasch zaproponował stopienie siarki pod ziemią, a po przekształceniu jej w stan ciekły, wypompowanie. Proces ten jest porównywalny z produkcją ropy. Biorąc pod uwagę dość niską temperaturę topnienia siarki, pomysł inżyniera został pomyślnie przetestowany i w ten sposób rozpoczęto przemysłowe wydobycie tego minerału.
W drugiej połowie XX wieku zaczęto aktywnie wykorzystywać metodę wydobycia z wykorzystaniem prądów o wysokiej częstotliwości. Ich wpływ prowadzi również do topnienia siarki. Późniejsze wtryskiwanie sprężonego gorącego powietrza umożliwia przyspieszenie jego wyniesienia w stanie ciekłym na powierzchnię.
Siarka występuje w dużych ilościach w gazach ziemnych. Do jego ekstrakcji nadaje się metoda Clausa. Stosowane są specjalne doły siarki, w których odbywa się odgazowanie. Rezultatem jest stały, modyfikowany produkt o wysokiej zawartości siarki.
Aplikacja
Około połowa całej produkowanej siarki trafia do produkcji kwasu siarkowego. Również ten minerał jest potrzebny do produkcji gumy, leków, jako fungicydów w rolnictwie. Minerał znalazł również zastosowanie jako element konstrukcyjny w popularnym asfalcie siarkowym oraz zamiennik cementu portlandzkiego – beton siarkowy. Aktywnie stosowany w produkcji różnychkompozycje pirotechniczne, w produkcji zapałek.
Rola biologiczna
Siarka jest ważnym pierwiastkiem biogennym. Wchodzi w skład znacznej liczby aminokwasów. Nieodłączny element w tworzeniu struktur białkowych. W fotosyntezie bakteryjnej minerał bierze udział w reakcjach redoks organizmu i jest źródłem energii. W ludzkim ciele znajduje się około dwóch gramów siarki na kilogram wagi.
Siarka w czystej postaci nie jest substancją toksyczną, w przeciwieństwie do gazów lotnych, które obejmują dwutlenek siarki, bezwodnik siarkowy, siarkowodór itd.
Właściwości płomieni
Siarka to łatwopalny minerał. Jego drobno zmielone frakcje są zdolne do samozapłonu w obecności wilgoci, w kontakcie z utleniaczami, a także przy tworzeniu mieszanin z węglem, tłuszczami, olejami. Gasić siarkę rozpyloną wodą i pianą powietrzno-mechaniczną.
