Сірка (S)
Атомний номер	16
Зовнішній вигляд простої речовини	світло-жовта, в чистому вигляді без запаху
Властивості атома
Атомна маса (молярна маса)	32,065 а.о.м. (г/моль)
Радіус атома	127 пм
Енергія іонізації (перший електрон)	999,0(10,35) кДж/моль (еВ)
Електронна конфігурація	[Ne] 3s2 3p4
Хімічні властивості
Ковалентний радіус	102 пм
Радіус іона	30 (+6e) 184 (-2e) пм
Електронегативність (за Полінгом)	2,58
Електродний потенціал	0
Ступені окиснення	6, 4, 2, -2
Термодинамічні властивості
Густина	2,070 г/см³
Молярна теплоємність	23,4 Дж/(К·моль)
Теплопровідність	0,27 Вт/(м·К)
Температура плавлення	388.36 К
Теплота плавлення	1,23 кДж/моль
Температура кипіння	717,824 К
Теплота випаровування	10,5 кДж/моль
Молярний об'єм	15,5 см³/моль
Кристалічна ґратка
Структура ґратки	орторомбічна
Період ґратки	10,470 Å
Відношення с/а	n/a
Температура Дебая	n/a К
Інші властивості
Критична точка	н/д
H He Li Be B C N O F Ne Na Mg Al Si P S Cl Ar K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe Cs Ba * Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn Fr Ra ** Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Nh Fl Mc Lv Ts Og * La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu ** Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr
Сірка у Вікісховищі

Сі́рка, су́льфур^[1] (лат. sulfur, хімічний знак — ${\displaystyle \text{S}}\{\backslash displaystyle\; \{\backslash ce\; \{S\}\}\}$) — хімічний елемент з атомним номером 16, що належить до 16-ї групи, 3-го періоду періодичної системи хімічних елементів.
Проста речовина — сі́рка, неметал, жовта кристалічна речовина. Трапляється в природі в самородному стані та у вигляді сульфідів важких металів, піриту та інших. Сірку застосовують переважно у хімічній промисловості для виробництва сірчаної кислоти, синтетичного волокна, сірчистих барвників, димного пороху, у гумовій промисловості, також у сільському господарстві, фармацевтиці тощо.

Завдяки здатності створювати дисульфідні зв'язки, сірка виконує важливу роль у складі білків. Ртуть порушує ці зв'язки, тому вона є токсичною^[2].

Назва елемента походить або від санскритського «sulvere», або від латинського «sulfurium».^[3]

Слово «сірка» походить з латини, що означає «палаючий камінь», і використовувалося майже як взаємозамінник терміну «вогонь». Через свою горючість сірку використовували для різних цілей щонайменше 4000 років тому (Cunningham 1935).»^[4]

Сірку використовували язичницькі жерці за 2000 років до народження Христа. Доримські цивілізації використовували палену сірку як ліки, а «цеглини» сірки використовували як фуміганти, відбілювачі та ладан у релігійних обрядах. Пліній повідомляв, що сірка була «найбільш унікальним видом землі та агентом великої сили для інших речовин», і мала «лікувальні властивості» (Cunningham 1935:17). Римляни використовували сірку або пари від її згоряння як інсектицид, а також для очищення хворої кімнати та очищення повітря від скверни (Cunningham 1935). Таке ж використання було описано Гомером у «Одіссеї» за 1000 рік до нашої ери.^[4]

Греки та римляни відкрили, що сірку можна використовувати для розпалювання вогню та піротехнічних вистав, пов'язаних з римським цирком. Римляни також експериментували з використанням сірки з дьогтем, каніфоллю, бітумом та іншими горючими речовинами. Їхня робота призвела до виробництва запальної зброї, але ці знання зниклі з занепадом Римської імперії. Хрестоносці, які повернулися зі Святої Землі на початку 1300-х років, привезли з собою знання про порох, який був розроблений китайцями за часів Конфуція шляхом змішування сірки з іншими речовинами (Yellow Magic 1937; Mason 1938; Shelton1979). Озброєні знаннями про порох, європейці вимагали все більшої кількості сірки, починаючи з 12 століття. Найбільший поштовх у промисловому використанні сірки збігається з зародженням хімії в 1700-х роках та визнанням сірчаної кислоти як важливої ​​та універсальної мінеральної кислоти.^[4]

Елементарну природу сірки встановив Антуан Лавуазьє в своїх дослідах зі спалювання.

Наприкінці 1800-х років почав діяти процес Фраша – гірничодобувна техніка, яка дозволяє видобувати від 75% до 92% видобутої сірки соляних куполів (Bodenlos 1973: 615).^[4]

Сірка нестабільні ізотопи сірки з атомною масою 49^[5][6].

Сірка належить до халькогенів, за новою класифікацією до 16-ї, а за старою до VI групи елементів періодичної таблиці. Сірка є неметалом.

Відомі кілька алотропних форм сірки. За звичайних умов стабільною є ромбічна сірка — блідо-жовтого кольору, з густиною 2070 кг/м³, t_плав = 112,8 °С, t_кип = 444,6 °С. У всіх рідких і твердих станах сірка діамагнітна. Термодинамічні та інші властивості сірки різко змінюються при 160 °C, що пов'язано зі зміною молекулярної будови рідкої сірки. В'язкість сірки з підвищенням температури сильно зростає (від 0,0065 Па•с при 155 °C до 93,3 Па•с при 187 °C), а потім падає (до 0,083 Па•с при 444,6 °C).

Сірка реагує майже з усіма металами.

Сірка — досить поширений елемент, на нього припадає близько 0,1 % маси земної кори. Середній вміст сірки в земній корі 4,7•10⁻² мас. %, при цьому основна кількість природної сірки зосереджена в осадових гірських породах (0,3 мас. %). У інших гірських породах середній вміст сірки такий: дуніти, перидотити, піроксеніти — 0,01 %; базальти, габронорити, діабази — 0,03 %; діорити, андезити — 0,02 %.

В природі сірка зустрічається як у вільному стані — так звана самородна сірка, але значно частіше зустрічається в зв'язаному вигляді, тобто у вигляді різних сполук. Найважливіші з них — залізний колчедан, або пірит FeS₂, цинкова обманка ZnS, свинцевий блиск PbS, мідний блиск Cu₂S, гіпс CaSO₄ · 2H₂O, мірабіліт Na₂SO₄ ·10H₂O тощо.

Сірка міститься в кам'яному вугіллі і нафті, а також в усіх рослинних і тваринних організмах, оскільки входить до складу білків.

Вміст сірки в нафті і природному газі оцінюється в 2•10⁹ т, тобто більше, ніж запаси природної сірки. Сірка в нафті присутня у різній формі, від елементної сірки і сірководню до сірчистої органіки, що включає понад 120 сполук. Основні сірковмісні речовини вуглеводневої сировини — сірководень, меркаптани та інші сіркоорганічні сполуки. Сировинною базою для одержання сірки є, як правило, гази з вмістом сірководню не менше 0,1 %.

Зазвичай самородна сірка зустрічається суцільною масою, заповнюючи тріщини і порожнини в гірських породах, або у вигляді натічних, кулястих і гніздоподібних аґреґатів, сталактитів, сталагмітів, нальотів, вицвітів, землистих порошкуватих скупчень. Нерідко вона утворює кристали, які часто згруповуються в зростки, друзи, щітки.

Сірка присутня і на деяких інших планетах Сонячної системи. Так, 30 травня 2024 року, роботизований ровер «Curiosity» виявив на поверхні Марсу в каналі Гедіз Валліс у кратері Ґейла кристали сірки в чистому вигляді^[7].

Див. також Родовища самородної сірки.

Сірка — кристалічна речовина жовтого кольору. Вона дуже крихка і легко розтирається в дрібнесенький порошок. Густина 2070 кг/м³. t_плав = 112,8 °С, t_кип = 444,6 °С. У всіх рідких і твердих станах сірка діамагнітна.

Зустрічається в трьох алотропних формах: дві кристалічні (ромбічна і моноклінна, за способом сполучення атомів у кристалі) і аморфна.

• α-S (ромбічна) кристалічна модифікація, t_плав = 112,8 °C, стійка до 95,6 °C, лимонно-жовта;
• β-S кристалічна модифікація, t_плав = 119 °C, стійка при 95,6-119 °C, медово-жовта. До 160 °C молекули 8-атомні, в парах — 2-атомні (парамагнітна сірка), 4-, 6-, і 8-атомні.
• Вище 160 °C утворюються спіральні ланцюги μ-S пластичної сірки.

Електричного струму і тепла сірка майже не проводить. Пари сірки при дуже швидкому охолодженні переходять у твердий стан у вигляді дуже тонкого порошку (сіркового цвіту), минаючи рідкий стан. У воді сірка не розчиняється і не змочується водою, але в бензолі C₆H₆ і особливо в сірковуглеці CS₂ розчиняється добре.

Маючи в зовнішньому шарі шість електронів: (+16), 2,8,6 — атоми сірки проявляють властивості окисника і, приєднуючи від атомів інших елементів два електрони, яких їм не вистачає до повністю заповненої зовнішньої оболонки, перетворюються в негативно двовалентні іони: S⁰ + 2е = S^2-. Але сірка — менш активний окисник, ніж кисень, оскільки її валентні електрони віддаленіші від ядра атома і слабіше з ним зв'язані, ніж валентні електрони атомів кисню. На відміну від кисню сірка може проявляти властивості і відновника: S⁰ — 6e = S⁶⁺ або S⁰ — 4e = S⁴⁺. Відновні властивості сірки виявляються при взаємодії з сильнішим від нього окисником, тобто з речовинами, атоми яких мають більшу спорідненість до електрона.

Сірка може безпосередньо реагувати майже з усіма металами (за винятком благородних), але переважно при нагріванні. Так, якщо суміш порошків сірки й заліза нагріти хоч в одному місці, щоб почалася реакція, то далі вся суміш сама собою розжариться (за рахунок теплоти реакції) і перетвориться в чорну крихку речовину — моносульфід заліза:

Fe + S = FeS

Суміш порошків сірки й цинку при підпаленні реагує дуже бурхливо, зі спалахом. Внаслідок реакції утворюється сульфід цинку:

Zn + S = ZnS

Із ртуттю сірка реагує навіть при звичайній температурі. Так, при розтиранні ртуті з порошком сірки виникає чорна речовина — сульфід ртуті (ІІ):

Hg + S = HgS

Реагує із алюмінієм при нагріванні^[10]:

${\displaystyle 2\text{Al}+3\text{S}⟶{\text{Al}}_2^{}{\text{S}}_3^{}}\{\backslash displaystyle\; \{\backslash ce\; \{2Al\; +\; 3S->\; Al2S3\}\}\}$

При високій температурі сірка реагує також з воднем з утворенням сірководню:

H₂ + S = H₂S.

При взаємодії з металами і воднем сірка відіграє роль окисника, а сама відновлюється до іонів S^2- Тому в усіх сульфідах сірка негативно двовалентна. Сірка порівняно легко реагує і з киснем. Так, підпалена сірка горить на повітрі з утворенням діоксиду сірки SO₂ (сульфітного ангідриду) і в дуже незначній кількості триоксиду сірки SO₃ (сульфатного ангідриду).

• S + O₂ = SO₂
• 2S + 3O₂ = 2SO₃

При цьому окисником є кисень, а сірка — відновником. У першій реакції атом сірки втрачає чотири, а в другій — шість валентних електронів, внаслідок чого сірки у сполуці SO₂ позитивно чотиривалентний, а в SO₃ — позитивно шестивалентний.

Сполуки сірки

[ред. | ред. код]

Докладніше: Сполуки сірки

Органічні похідні

[ред. | ред. код]

Докладніше: Сульфурорганічні сполуки

Головними класами органічних похідних сірки є:

• тіоли RSH, (їх ще називають меркаптанами),
• тіоетери R-S-R',
• сульфоксиди R-S(=O)-R',
• похідні сульфатної кислоти R-O-SO2-O-R',
• сірковмісні гетероциклічні сполуки.

• Приклади органічних сполук сірки
• 
  (R)-Цистеїн, амінокислота що містить тіольну групу
• 
  Метіонін, амінокислота що містить тіоетерну групу
• 
  Дифеніл дисульфід, типова сполука з дисульфідним зв'язком
• 
  Додецилсульфат натрію, детергент, що застосовується в багатьох мийних засобах
• 
  Диметилсульфат, сильно канцерогенний метилюючий агент, приклад диестеру сірчаної кислоти
• 
  Тозилхлорид, приклад сульфонілхлориду
• 
  Диметилсульфоксид, полярний апротонний розчинник, приклад сульфоксиду
• 
  Дибензотіофен, компонент сирої нафти, приклад сірковмісної ароматичної гетероциклічної сполуки
• 
  Пеніцилін, антибіотик, приклад сірковмісної аліфатичної гетероциклічної сполуки
• 
  Етантіол, сильнопахнуча речовина яку додають в природний газ для створення запаху

Сірка входить до складу білків, сірковмісних амінокислот (цистеїн, цистин, метіонін), є складовою частиною сульфгідрильних груп (${\displaystyle \mathrm{H}\mathrm{S}-}\{\backslash displaystyle\; \backslash mathrm\; \{HS-\}\; \}$), гормонів (інсулін), вітамінів (вітамін В1). Багато сірки у каротині волосся, шерсті, кістках, нервовій тканині тощо. У організмі сірка окислюється з утворенням ендогенної сірчаної кислоти, яка бере участь у нейтралізації отруйних сполук, які утворюються у кишечнику з амінокислот (фенол, крезол, скатол, індол), а також чужорідних сполук, наприклад лікарських препаратів. Тіоли ${\displaystyle R-\mathrm{S}\mathrm{H}}\{\backslash displaystyle\; R-\backslash mathrm\; \{SH\}\; \}$ проявляють захисні властивості відносно окисників й активних радикалів. При м'якому окисленні тіолів відбувається утворення дисульфідів:

Цистеїнвмісні білки утворюють дисульфідні зв'язки, внаслідок чого змінюються їх конформація та біологічна функція. Для захисту таких білків у організмі існують та звані тіолові протектори: глутатіон ${\displaystyle (\mathrm{G}-\mathrm{S}\mathrm{H})-}\{\backslash displaystyle\; \backslash mathrm\; \{(G-SH)-\}\; \}$трипептид, який містить цистеїн, і дигідроліпоєва кислота. Окислюючись самі, вони захищають від окислення білків, тобто «беруть удар» на себе. Оскільки процес окислення є зворотним, то у організмі підтримується тіол-дисульфідна рівновага, яка дозволяє регулювати активність ферментів, гормонів та згортання крові, проникність мембран^[11][12][13]. Тіолові протектори захищають організм від радіаційного ураження. Тіоли є також нуклеофільними реагентами, завдяки високій поляризовуваності сірки, тому у організмі вони активно взаємодіють із алкілуючими реагентами, у тому числі й з отруйними речовинами, нейтралізуючи їх дію.

Внаслідок великої спорідненості іонів срібла ${\displaystyle {\mathrm{A}\mathrm{g}}^{+}}\{\backslash displaystyle\; \backslash mathrm\; \{Ag\}\; ^\{+\}\}$ до тіолових груп, нітрат срібла (І) використовують у титриметричному аналізі для якісного визначення ${\displaystyle \mathrm{S}\mathrm{H}-}\{\backslash displaystyle\; \backslash mathrm\; \{SH-\}\; \}$груп, що дозволяє оцінювати буферну ємність антиоксидантної системи організму.

При процесах нагноєння рослинних й білкових речовин під дією мікроорганізмів утворюється сполука сірки — сірководень, який має запах гниючого білка й є дуже токсичним, оскільки є інгібітором ферменту цитохромоксидази (який переносить електрони у дихальному ланцюгу, зв'язуючи іони міді у її складі). Він блокує перенесення електронів з цитрохромоксидази на кисень. При вмісті у повітрі ${\displaystyle 6\cdot {10}^{-3}}\{\backslash displaystyle\; 6\backslash cdot\; 10^\{-3\}\}$ мг/л сірководню виникають головний біль, біль у очах, а при вмісті 1 мг/л — судоми, втрата свідомості й параліч дихання.

Сірку одержують з самородних руд, а також у вигляді побічного продукту при переробці поліметалічних руд, з сульфатів при їх комплексній переробці, з природних газів і горючих копалин при їх очищенні. Частка сірки отримана з сірководню зростає. Для відокремлення сірки від сторонніх домішок її виплавляють в автоклавах. Автоклави — це залізні циліндри, в які завантажують руду і нагрівають перегрітим водяним паром до 150 °С під тиском 6 атмосфер. Розплавлена сірка стікає вниз, а пуста порода залишається. Виплавлена з руди сірка ще містить певну кількість домішок.

Цілком чисту сірку одержують перегонкою у спеціальних печах, сполучених з великими камерами. Пари сірки в холодній камері відразу переходять в твердий стан і осідають на стінках у вигляді дуже тонкого порошку ясно-жовтого кольору. Коли ж камера нагрівається до 120°С, то пари сірки перетворюються в рідину. Розплавлену сірку розливають у дерев'яні циліндричні форми, де вона і застигає. Таку сірку називають черенковою.

Сірчаний пил подразнює органи дихання, слизові оболонки. ГДК — 2 мг/м. куб. од

У живих організмах сірка є одним з найважливіших елементів і сьомим за поширеністю мінералом в організмі людини.^[15] Сірка необхідна для росту всіх відомих організмів, вона в широкому спектрі молекул з відмінними фізіологічними функціями.(Метіонін, цистеїн та ін.)^[16]

Доступними для засвоєння організмом людини сполуки сірки, присутні в таких продуктах, як часник, цибуля та броколі. Споживання цих форм сполук сірки дуже важливе для здоров'я людини, оскільки воно забезпечує багато антиоксидантів та імуномодулюючих речовин, корисних для підтримки адекватної фізіологічної функції більшості органів тіла.^[18]

Кругообіг сірки підтримується певними видів прокаріотів. Більша частина органічної сірки, що надходить із цього циклу, генерується в океанічному середовищі мікроорганізмами, які можуть перетворювати та включати неорганічну сірку в органічні молекули, необхідні для задоволення потреб у сірці всіх інших живих істот. Метаболізм органічної сірки є також ключовим компонентом глобального циклу сірки. Фототрофні та діазотрофні морські організми, такі як окремі морські ціанобактерії та червоні водорості, здатні використовувати сполуки сірки як акцептори або донори електронів у процесах відновлення та окислення сульфатів і сірки.^[19]

• Передкарпатський сірконосний басейн
• Сірка у вугіллі
• Сірка (мінерал), Самородна сірка, Розицькіт
• Сірчані руди
• Сірчана промисловість

• Глосарій термінів з хімії // Й. Опейда, О. Швайка. Ін-т фізико-органічної хімії та вуглехімії ім. Л. М. Литвиненка НАН України, Донецький національний університет. — Донецьк: Вебер, 2008. — 758 с. — ISBN 978-966-335-206-0
• Мала гірнича енциклопедія : у 3 т. / за ред. В. С. Білецького. — Д. : Східний видавничий дім, 2013. — Т. 3 : С — Я. — 644 с.
• Деркач Ф. А. Хімія. — Львів : Львівський університет, 1968. — 312 с.

• Сірка // Універсальний словник-енциклопедія. — 4-те вид. — К. : Теза, 2006.
• СІРКА [Архівовано 3 серпня 2016 у Wayback Machine.] //Фармацевтична енциклопедія
• Сірка // Українська мала енциклопедія : 16 кн. : у 8 т. / проф. Є. Онацький. — Накладом Адміністратури УАПЦ в Аргентині. — Буенос-Айрес, 1965. — Т. 7, кн. XIV : Літери Сен — Сті. — С. 1748. — 1000 екз.
• Donald W. Davis and Randall A. Detro, Louisiana Geological Survey, History excerpt from: Fire and Brimstone The History of Melting Louisiana's Sulphur