Сірка є елементом періодичної системи Менделєєва Д. І., її атомний номер – шістнадцять. Володіє неметалевими властивостями. Позначається латинською буквою S. Назва, імовірно, має індоєвропейський корінь – «горіти».
Історичний ракурс
Коли була відкрита сірка і почата її видобуток, не з’ясовано. Відомо лише те, що про неї древні люди знали задовго до нашої ери. Ранні жерці використовували її при своїх культових обрядах, включали до складу окуривающих сумішей. Мінерал сірку відносили до продукту, який виробляли боги, в основному мешкають в підземному світі.
З давніх часів, про що свідчать історичні документи, вона використовувалася як складовий елемент горючих сумішей, які застосовувалися у військових цілях. Гомер також не обійшов своєю увагою мінерал сірку. В одному з своїх творів він описав «випаровування», які надавали згубний вплив на людину при горінні.
Історики припускають, що сірка була складовим елементом в так званому «грецькому вогні», який наводив страх на ворогів.
У восьмому столітті в Китаї її стали застосовувати для приготування піротехнічних сумішей, у тому числі і в горючих речовинах, що нагадують порох.
У середні століття вона була одним з трьох головних елементів у алхіміків. Вони активно застосовували мінерал самородную сірку у своїх вишукуваннях. Часто це призводило до того, що досліди з нею прирівнювалися чаклунства, а це в свою чергу призводило до гонінням з боку інквізиції давніх хіміків і їх послідовників. Саме з тих часів, з середніх століть і епохи Відродження, запах палаючої сірки, їх гази, стали асоціювати з діяннями нечистої сили і диявольськими проявами.
Властивості
Самородний мінерал сірка має молекулярну решітку, якої немає у інших подібних елементів. Це призводить до того, що у неї низька твердість, спайність відсутня, це досить крихкий матеріал. Питома вага сірки становить 2,7 грамів на сантиметр кубічний. Мінерал має погану електро-, слабку теплопровідність і невисоку температуру плавлення. Вільно загоряється при дії відкритого полум’я, у тому числі від сірника, колір полум’я – блакитний. Добре запалюється при температурі близько 248 градусів Цельсія. При горінні виділяє сірчистий газ, який володіє різким задушливим запахом.
Опис мінералу сірки різноманітні. Вона має відтінки світло-жовті, солом’яні, медові, зеленуваті. В сірці, яка має у своїй структурі органічні речовини, наявна бура, сіра або чорна забарвлення. На фото мінерал сірка в твердому, чистому, кристалічному вигляді завжди притягує погляд і легко пізнаваний.
Вулканічна сірка яскраво-жовта, зелена, помаранчева. У природі можна зустріти її у вигляді різних мас, щільних, землистих, порошкових. Зустрічаються в природі і кристалічні наросли сірчані кристали, але достатньо рідко.
Сірка у природі
Природна сірка в чистому стані зустрічається рідко. Але в земній корі її запаси дуже значні. В основному це руди, де у великій кількості присутній сірчані прошарку.
До цього часу наука не визначилася з причиною виникнення родовищ сірки. Деякі версії є взаємовиключними. З урахуванням того, що сірка виявляє високу хімічну активність, передбачається, що в процесі формування поверхні земної кори вона багато разів зв’язувалася і виділялася. Як йшли ці реакції, достеменно не встановлено.
За однією з версій передбачається, що сірка є наслідком вимивання сульфатів, які стали продуктами життєдіяльності окремих бактерій. Останні використовують з’єднання мінералу як їжу.
Дослідники розглядають різні версії про процеси заміщення сірки в земній корі, які призводять до її виділення та накопичення. Але однозначно зрозуміти природу виникнення поки не виходить.
Фізичні та хімічні властивості сірки
Перші наукові дослідження були зроблені лише в XVIII столітті. Ретельне вивчення властивостей мінералу сірки здійснив французький вчений Антуан Лавуазьє. Так, він встановив, що вона кристалізується з розплавів, спочатку беручи голчасті види. Проте ця форма не стійка. При зменшенні температури сірка перекристаллизуется, утворюючи об’ємні напівпрозорі освіти лимонно-жовтого або золотистого відтінку.
Родовища, видобуток сірки
Основним джерелом видобутку мінералу сірки є родовища. За розрахунками дослідників-геологів випливає, що її світові запаси становлять близько 1,4 млрд тонн.
Стародавні люди, а також рудокопи Середньовіччя, видобували сірку шляхом закопування на глибину великої глиняної посудини. На неї поміщали іншу, в якій було отвір у днищі. Верхню ємність наповнювали породою, в якій містилося сірка. Цю конструкцію нагрівали. Сірка почала плавитися і стікати в нижній посудину.
В даний час видобуток відбувається шляхом відкритої вироблення, а також із застосуванням способів виплавки з-під землі.
Великі родовища сірки на території Євразії є в Туркменії, в Поволжі, інших місцях. Значні поклади в Росії виявлені на лівих берегах ріки Волги, які простяглися від Самари до Казані.
При розробці мінералу сірки особлива увага приділяється безпеці. Це пов’язано з тим, що руді завжди супроводжує скупчення сірководню, який дуже шкідливий для дихання. Сам мінерал має властивість загорятися і утворювати вибухові суміші.
Найбільш поширений спосіб видобутку – відкритий. При цьому гірської технікою знімається верхня частина порід. Вибуховими роботами здійснюється дроблення рудної частини. Потім фракції відправляються на підприємство для проведення процесу збагачення, а потім – на заводи по виплавці для отримання чистої сірки.
Якщо мінерал залягає глибоко і обсяги його значні, використовують для видобутку метод Фраша.
Наприкінці 1890 року інженером Фрашем було запропоновано здійснювати плавлення сірки під землею, а після перетворення її в рідкий стан – викачувати назовні. Процес цей можна порівняти з видобутком нафти. З урахуванням досить невисокої температури плавлення сірки, ідея інженера успішно пройшла випробування і почався промисловий видобуток цього мінералу таким способом.
У другій половині XX століття активно почав використовуватися метод для видобутку допомогою використання струмів високої частоти. Їх вплив також призводить до розплавлення сірки. Подальше нагнітання стисненого гарячого повітря дозволяє прискорити підйом її в рідкому стані на поверхню.
У великих обсягах сірка міститься в природних газах. Для її видобутку підходить метод Клауса. Використовуються спеціальні сірчані ями, в яких здійснюється дегазація. У результаті виходить твердий модифікований продукт з великим сірчаним змістом.
Застосування
Близько половини всієї видобутої сірки йде на виробництво сірчаної кислоти. Також цей мінерал потрібен для виготовлення каучуку, ліків, в якості фунгіцидів в сільському господарстві. Знайшов застосування мінерал і як структурний елемент в популярному сероасфальте і заміннику портландцементу – серобетоне. Активно використовують при виготовленні різноманітних піротехнічних складів, у виробництві сірників.
Біологічна роль
Сірка є важливим біогенним елементом. Входить до складу значної кількості амінокислот. Складовий елемент при утворенні білкових структур. В бактеріальному фотосинтезі мінерал бере участь в окисно-відновних реакціях організму, є джерелом енергії. У людському тілі на один кілограм ваги припадає близько двох грамів сірки.
Сірка в чистому вигляді отруйною речовиною не є, на відміну від летких газів, до яких відноситься сірчистий, сірчаний ангідрид, сірководень і так далі.
Пожежонебезпечні властивості
Сірка – це пожежонебезпечний мінерал. Тонко подрібнені її фракції здатні самозайматися в присутності вологи, при наявності контактів з окислювачами, а також при створенні сумішей з вугіллям, жирами, маслами. Тушкують сірку розпиленою водою та повітряно-механічною піною.
