Portál PřF UK pro podporu výuky chemie na SŠ a ZŠ

Plastická síra

Pomůcky

zkumavka, držák na zkumavky, kahan, sirky, kádinka se studenou vodou

Chemikálie

prášková S

Postup

Do zkumavky nasypte práškovou síru do výšky cca 3 cm. Zkumavku upevněte do držáku a zahřívejte v plameni kahanu. Roztavenou síru nalijte do studené vody v kádince. Plastickou síru ze studené vody z kádinky můžete vytáhnout a demonstrovat její plasticitu. 
Při zahřívání nad kahanem dochází k roztavení práškové síry ve žlutou kapalinu, která začne postupně tmavnout (hnědé zbarvení), přičemž vzrůstá viskozita – při určité teplotě (okolo 200 °C) je viskozita tak vysoká, že lze zkumavku otočit dnem vzhůru. Při dalším zahřívání viskozita klesá. Vylitím síry, zahřáté téměř k varu, do studené vody vzniká plastická síra, kterou je možno roztahovat.

Princip

Síra se vyskytuje v několika alotropických modifikacích. Známé jsou ale také její amorfní formy – plastická síra a sirný květ.
Základní modifikací je kosočtverečná (rhombická)Sα, která je nejběžnější a nejstabilnější – na ni přecházejí všechny ostatní modifikace. Jedná se o žlutou krystalickou látku, která je monocyklická osmiatomová –  tvořena 8 atomy síry spojenými do kruhu.
Při teplotě cca 95 °C přechází kosočtverečná modifikace na jednoklonnou (monoklinickou)Sβ. Tato modifikace se připraví krystalizací kapalné síry při teplotě 100 °C a rychlým ochlazením na teplotu cca 20 °C. Jednoklonná modifikace síry Sβ je tvořena jehličkovitými krystaly. Po čase tato modifikace přechází v kosočtverečnou.
Jednoklonná (monoklinická) modifikace Sγ se připravuje pomalým ochlazováním taveniny síry z teploty 150 °C. Tato modifikace také pomalu přechází v Sα.
Kosočtverečná i jednoklonná síra jsou tvořeny cyklickými molekulami S8 (8 atomů síry spojených do kruhu). Vzájemně se liší pouze uspořádáním těchto molekul v krystalové struktuře. Síra taje při teplotě 114 °C, osmičlenné kruhy se porušují a spojují se do dlouhých řetězců Sn nebo S – vzniká kapalná síra.
Prudkým ochlazením (např. vylitím slabým proudem do studené vody) horké kapalné síry z teploty okolo 400 °C lze připravit plastickou síru (označovanou jako Sλ – amorfní modifikace rozpustná v sirouhlíku, Sμ – amorfní modifikace nerozpustná v sirouhlíku, plastická síra může ještě obsahovat za určitých podmínek modifikaci Sπ). Jedná se o žlutohnědou, tvárnou a pružnou hmotu. Molekuly plastické síry vytvářejí dlouhé polymerní řetězce, které jsou také příčinnou její plastičnosti. Plastická síra časem přechází v kosočtverečnou modifikaci.
Rychlým ochlazením par síry vzniká sirný květ, který má podobu žlutého prášku.
Síra taje při teplotě 114 °C za vzniku žluté průhledné kapaliny – kapalná síra. Při zvýšení teploty nad 160 °C tato kapalina hnědne, stává se viskóznější. Při 200 °C je tmavohnědá a tuhá jako pryskyřice. Nad teplotou cca 250 °C se viskozita snižuje a při 400 °C tvoří síra opět řídkou kapalinu. Při teplotě 444 °C vře a uvolňuje oranžové páry.
Rozšiřující vysvětlení:
Charakteristické jevy, vyskytující se při zahřívání roztavené síry, lze vysvětlit přítomností tří modifikací Sλ, Sμ a Sπ v kapalné síře. Ke změně zbarvení kapalné síry ze žluté na hnědou dochází zřejmě proto, že Sλ je žlutá a Sμ temně hnědočervená. Změna viskozity spojená se zahřívání lze vysvětlit také tím, že Sμ je viskóznější a Sπ vznikající při vyšších teplotách je méně viskózní. Viskozita Sμ se vzrůstající teplotou klesá. Vzrůst koncentrace Sμ zvyšuje viskozitu tak dlouho, až konečně s dále zvyšující se teplotou viskozita Sμ klesá rychleji, než roste koncentrace Sμ. Přeměna Sμ na Sπ rostoucí s teplotou ještě podporuje pokles viskozity.

Využití

chalkogeny (síra – modifikace)

Typ pokusu

demonstrační, (laboratorní)

Obecná bezpečnost

Varování! 

Všechny znázorněné pokusy smí provádět pouze osoby s odborným vzděláním chemického zaměření a to pouze při dodržení všech bezpečnostních pravidel a postupů a v prostorách k tomu určených. Předem je vždy nutné se důkladně seznámit s vlastnostmi jednotlivých chemických látek prostřednictvím příslušných bezpečnostních listů, s jejich nebezpečnými vlastnostmi a pokyny pro bezpečné zacházení, skladování i likvidaci. Videa mají sloužit především jako ilustrace vlastností látek, nikoliv jako návod k provedení pokusu. Jakékoliv napodobování činností na videu je pouze na vlastní nebezpečí. Poskytoval této webové stránky ani její distributoři nenesou žádnou odpovědnost za případnou újmu na zdraví či majetku, zejména pak za újmu vzniklou napodobováním v aplikaci znázorněných pokusů.

Uživatel webové stránky www.studiumchemie.cz stvrzuje, že si varování řádně přečetl a jeho obsahu porozuměl.

 

Vlastnosti látek

Síra srážená –  nebezpečná, dráždí kůži, hořlavá tuhá látka, při hoření síry na vzduchu mohou vznikat oxidy síry – SO2 (toxický).

dle GHS:     dle staršího značení: 

Bezpečnost

prášková S (vysoce hořlavá; při hoření síry na vzduchu mohou vznikat oxidy síry – SO2 (toxický), který má štiplavých zápach) – pracujte v digestoři

Čas

příprava – 5 minut, vlastní provedení – 10 minut

Tipy

– nepoužívejte vysokou zkumavku – v tomto případě dlouho trvá, než roztavená síra vyteče do studené vody – většinou ztuhne ještě ve zkumavce
– pokud použijete vysokou zkumavku, dejte do zkumavky vyšší vrstvu práškové síry
– síru musíte dostatečně dlouho zahřívat, nestačí ji jenom roztavit na žlutou kapalinu (jejím vylitím do studené vody vznikají žluté pevné kuličky) – při zahřívání této žluté kapaliny dochází k hnědnutí a ,,tuhnutí“ – nepanikařte, po chvíli vám opět vzniká hnědá kapalina, kterou následně vylijte do studené vody v kádince
– roztavenou síru vylívejte rychle ze zkumavky – tuhne již ve zkumavce 
Alternativa – příprava jednoklonné síry: zkumavku naplňte do výšky cca 3 cm práškovou sírou a pomalu zahřívejte, až se síra roztaví, poté taveninu nechte zchladnout – na stěnách zkumavky lze pozorovat vznikající jehlicovité krystaly jednoklonné síry; poté zkumavku opět zahřívejte – síra se rozpouští na žlutou kapalinu, která se mění na tmavě hnědou viskózní kapalinu, hnědou horkou kapalinu následně vylijte do kádinky se studenou vodou – získali jste plastickou síru

Video

http://www.chem-toddler.com/molecular-structure/plastic-sulfur.html (ChemToddler, pokus Plastic Sulfur – video názorné, vysvětlení pod videem v angličtině, s hudebním doprovodem a anglickými titulky)
http://www.youtube.com/watch?v=ytvR1dHuImo (Plastická síra, video bez zvuku, názorné)
http://kch.zf.jcu.cz/didaktika/pokus%20JP/index.htm (Internetová video-databáze chemických pokusů ZF JU, Efektní pokusy I, pokus Plastická síra, video bez zvuku, zahřívání v porcelánovém žíhacím kelímku, přehrávač Windows Media Player)
http://www.dnatube.com/video/4880/Allotrope-of-sulphur (Allotrope of sulphur, anglická stránka – video hezké, použití hodinového sklíčka, s mluvením v angličtině)
http://www.slideshare.net/johnwest/plastic-sulphur (Plastic Sulphur, není video, ale obrázky)