Siarka występuje w osadach zneogenu (miocen–torton) w postaci wypełnień drobnych przestrzeni. Powstała w wyniku biologicznej redukcjisiarczanu wapnia przezmikroorganizmy. Zawartość siarki w skale maksymalnie dochodzić może do 70%, a średnio wynosi 25–30%[8].
Siarka pod względem rozpowszechnienia w skorupie ziemskiej zajmuje 16 miejsce[9]. Jej całkowita zawartość wskorupie ziemskiej wynosi 0,042% wagowych, w wodzie morskiej 0,093%, a w ciele człowieka 0,2%[10].
Produkcja siarki na świecie szacowana jest na około 60 mln ton rocznie. Siarka otrzymywana jest poprzezodsiarczanie spalin[11] i paliw kopalnych, eksploatację złóżsiarki rodzimej[12] oraz poprzez wyprażanie rud siarczkowych (np.pirytu)[13].
Wydobycie siarki rodzimej spadło znacząco ze względu na znaczący wzrost produkcji siarki z odzysku z zasiarczonych złóżgazu ziemnego iropy naftowej[8]. W 2005 r. ponad 90% siarki uzyskiwano się z odsiarczania spalin i paliw, a jedynie 6% z wydobycia, podczas gdy w 1990 r. wydobycie stanowiło 25% produkcji siarki[14].
Odzysk siarki z ropy naftowej jest prowadzony metodą znaną jakoproces Clausa. Polega na działaniu naH 2S z ropy powietrzem lubtlenem:
2H 2S + 3O 2 → 2SO 2 + 2H 2O
2H 2S + SO 2 → 3S + 2H 2O
Pozostały nieprzetworzonyH 2S (do 40%) przechodzi przez szereg reaktorów zawierających katalizatory (m.in.tlenek glinu), by całyH 2S został przekształcony w siarkę pierwiastkową[13].
Alternatywnie, ogrzewanie pirytu (FeS 2) do 1200 °C z powietrzem, daje siarkę i płynnysiarczek żelaza(II) FeS – tzw. metoda Outokumpu[potrzebny przypis] (jednak produkcji kwasu siarkowego zpirytów zaniechano od kilkudziesięciu lat[8]). Wolną siarkę otrzymuje się też przezredukcję dwutlenku siarki za pomocątlenku węgla.
W Polsce, w pobliżuStaszowa wwojewództwie świętokrzyskim, działa należąca doGrupy Azoty jedyna na świecie kopalnia siarki (Kopalnia Siarki Osiek)[16][17] stosującametodę Frascha (metoda podziemnego wytopu)[18][19]. Do złoża wtłaczana jest przegrzana woda o temperaturze powyżej 150 °C, a stopiona pod jej wpływem siarka wyprowadzana jest na powierzchnię za pomocą sprężonego powietrza. Szacuje się, że do wydobycia 1 tony siarki potrzebne jest 7,5–19 ton wody[13].
W Grzybowie[20] (w woj. świętokrzyskim) wydobyciem siarki zajmuje się spółka należąca do Grupy Azoty, Grupa Azoty SIARKOPOL[21][22][23]. Zakłady istnieją od 1966 r. i są jedynym przedsiębiorstwem na świecie prowadzącym kopalniane wydobycie siarki[24]. W zakładach wytwarzane są produkty pochodzenia siarkowego: siarka płynna, siarka granulowana, siarka mielona, siarka pastylkowana, dwusiarczek węgla oraz siarka nierozpuszczalna w disiarczku węgla[25]. Siarka w formie granulowanej charakteryzuje się niską wilgotnością[26].
W roku 2013 wydobyto w Polsce 0,551 mln ton siarki[23][27][28].
W Polsce znajdują się cztery potwierdzone złoża zasiarczonej ropy naftowej i gazu ziemnego (łącznie 822 tys. ton siarki). Produkcja siarki z tych źródeł prowadzona jest w złożach Zielin, BMB, Cychry i Górzyca (okresowo). Siarkę (w postacikwasu siarkowego) otrzymuje się przy przeróbce rudmiedzi orazcynku iołowiu. Proces ten ma jednak niewielki udział w przemyśle siarki i jest stosowany głównie ze względu naochronę środowiska[8].
1809 –J. L. Gay-Lussac iLouis Jacques Thénard ustalają, że siarka jest pierwiastkiem (w tym samym rokuHumphry Davy wykonał doświadczania – prawdopodobnie na zanieczyszczonych próbkach siarki – stwierdzając, że składnikami siarki jest równieżwodór itlen)
1926 – zostają odkryte izotopy33S i34S przezF. W. Astona, który wcześniej (1920) za pomocąspektrometrii mas wykrył tylko siarkę32S
1935 – za pomocą metod rentgenograficznych zostaje ustalona struktura siarki rombowej
1944 – pierwszy raz siarka zostaje otrzymana z jej gazowych tlenków; w 2005 roku za pomocą odsiarczania spalin i ropy naftowej otrzymywano 92% światowej produkcji siarki[14]
Siarka jest pierwiastkiem występującym w wielu odmianachalotropowych, zawierającychcząsteczki o budowie pierścieniowej, składające się z 6, 7, 8, 9–15, 18 i 20atomów. Dwie podstawowe odmiany alotropowe siarki tosiarka rombowa (siarka-α) isiarka jednoskośna (siarka-β), obie zbudowane z ośmioczłonowych pierścieni S8, różniące się sposobem upakowania w krysztale.
Siarka rombowa jest trwała do temperatury 95,6 °C i w tej temperaturze pod ciśnieniem swej własnej pary przekształca się w siarkę jednoskośną. W temperaturze 118,9 °C siarka jednoskośna, będąc w równowadze ze swą parą, topi się i przechodzi wciecz. Pod działaniemciśnienia punkt przemiany siarki rombowej w jednoskośną przesuwa się w kierunku wyższych temperatur. Powyżej 1200atm pole siarki jednoskośnej zamyka się i istnieje tylko jedna odmiana siarki stałej, siarka rombowa. Siarka rombowa i jednoskośna mogą istnieć ze sobą w stanie równowagi termodynamicznej. Przejście siarki rombowej w jednoskośną jestprzemianą fazową I rzędu.
Powyżej temperatury topnienia siarka tworzy jasnożółtą, ruchliwą ciecz. Wraz z podwyższeniem temperatury ciecz gęstnieje i zabarwia się na kolor ciemnobrązowy. W temperaturze 187 °C osiąga ona maksymalnąlepkość, która przekracza o pięć rzędów wartość początkową. Przy dalszym ogrzewaniu siarka staje się znów łatwo płynna i osiąga punkt wrzenia w temperaturze 444,6 °C.
Przyczyną zróżnicowanych własności fizycznych płynnej siarki są zmiany jej struktury cząsteczkowej. Łatwo płynna siarka nieco powyżej temperatury topnienia, zwana także siarką l, zawiera głównie 6- i 8-atomowe pierścienie. W wyższej temperaturze pierścienie łączą się tworząc struktury polimeryczne, co powoduje wzrost lepkości. Ta odmiana ciekłej siarki jest oznaczana literą „m”. Przy dalszym wzroście temperatury następuje naturalne obniżenie lepkości. Obie ciekłe odmiany siarki różnią się rozpuszczalnością wdisiarczku węgla: siarka l jest w nim rozpuszczalna, a siarka m jest w nim nierozpuszczalna.
Gęstość pary siarki w temperaturze bliskiej punktu wrzenia odpowiada zawartościcząsteczek S8 i częściowo S6. W miarę podwyższania temperatury cząsteczka staje się coraz mniejsza. W temperaturze 800 °C para siarki składa się już tylko z cząsteczek dwuatomowych S2.Dysocjacja dwuatomowych cząsteczek siarki na pojedyncze atomy wymaga znacznego nakładu energii. Stopień dysocjacji cząsteczek dwuatomowych wynosi 3,7% w temp. 1727 °C zaś 72,6% w temp. 2727 °C.
Szybko schłodzona ciekła siarka m tworzysiarkę plastyczną, bezpostaciową prawie czarną masę oplastyczności podobnej doplasteliny, zbudowaną z łańcuchów polimerycznych siarki. Rozciągana mechanicznie uzyskuje strukturę włóknistą, a łańcuchy siarkowe układają się whelisy oskoku co osiem atomów siarki. Oprócz tego w strukturze siarki plastycznej występują też domeny krystaliczne siarki romboidalnej. Siarka plastyczna jest formąmetastabilną w temperaturze pokojowej i stopniowokrystalizuje. Proces ten trwa zazwyczaj od kilku godzin, do kilku dni.
Jeżeli pary siarki zostaną szybko ochłodzone, tokondensują w postaci drobnego, żółtego proszku,kwiatu siarczanego. Składa się on w znacznej części z siarki bezpostaciowej, która przy podwyższeniu temperatury przechodzi w siarkę krystaliczną. Jest to przemiana ściśle jednokierunkowa. Siarka bezpostaciowa pojawia się także przy wydzielaniu z roztworu w toku niektórychreakcji chemicznych, np.:
Siarka pierwiastkowa jest używana jako substrat do produkcji innych związków. W USA około 90% siarki jest przetwarzane nakwas siarkowy (dane za lata 1995–2020)[30][31]. Jako że ma on kluczowe znaczenie dla światowej gospodarki, jego produkcja i konsumpcja jest wskaźnikiem rozwoju przemysłowego danego kraju. Głównym zastosowaniem kwasu siarkowego jest wytwarzanienawozów fosforowych i procesy ługowania rud[32].
Siarka jest coraz częściej używana jako składnik nawozów mineralnych. Najważniejszą postacią siarki na nawozy sztuczne jest siarczan wapnia. Pierwiastkowa siarka jesthydrofobowa, stąd też nie może być bezpośrednio wykorzystywana przez rośliny. Bakterie glebowe przekształcają siarkę w rozpuszczalne pochodne. Siarka również poprawia efektywność wykorzystania innych podstawowych składników odżywczych, zwłaszcza azotu i fosforu. Biologicznie wytwarzane cząsteczki siarki sąhydrofilowe z faktu posiadania biopolimerowej powłoki. Zapotrzebowanie roślin na siarkę jest zbliżone do zapotrzebowania roślin nafosfor. W Polsce produkcją nawozów sztucznych z zawartością siarki[33][34][35] zajmuje się m.in. Grupa Azoty[36][37][38][39].
Siarka jest jednym z najstarszychfungicydów ipestycydów. Opryskiwanie siarką, konkretnie drobno zmieloną siarką elementarną, jest często stosowane jako fungicyd w ochronie winorośli, truskawek, wielu warzyw i innych upraw. Metoda ta dobrze chroni przed szeregiem pleśni, takich jakczarna plamistość róż. Wrolnictwie ekologicznym siarka jest jedynym fungicydem używanym w uprawach ekologicznych, który chroni m.in. przedparchem jabłoni.Tlenek siarki i inne związki oparte na siarce (np. Sulfaquinoxalina (SQ)) wykorzystywane są jakośrodki do zwalczania gryzoni[40].
Nieorganiczna siarka wchodzi w składcentrów żelazowo-siarkowych, jak i białek zawierających równieżmiedź inikiel. Najbardziej rozpowszechnione z tych związków są ferrodoksyny, które służą jako przekaźniki elektronów w komórkach.Nitrogenaza, z centrumFe–Mo–S, jest ważnymenzymem bakteryjnym, który przekształca atmosferycznyazot wamoniak.
↑ Podana wartość stanowi przybliżoną standardową względną masę atomową (ang.abridged standard atomic weight) publikowaną wraz ze standardową względną masą atomową, która wynosi [32,059; 32,076]. Z uwagi na zmiennośćabundancji izotopów pierwiastka w naturze, wartości w nawiasach klamrowych stanowią zakres wartości względnej masy atomowej dla naturalnych źródeł tego pierwiastka. Zob.Prohaska i in. 2021 ↓, s. 584.
↑JacquesJ.BoulegueJacquesJ.,Solubility of Elemental Sulfur in Water at 298 K, „Phosphorus and Sulfur and the Related Elements”, 5 (1),1978, s. 127–128,DOI: 10.1080/03086647808069875 [dostęp 2022-01-18](ang.).
↑abcdeTomasz Bereda: Siarka. Państwowy Instytut Geologiczny, Państwowy Instytut Badawczy, Zakład Geologii Gospodarczej. [dostęp 2011-01-13].[martwy link]
↑Siarka, [w:]IgnacyI.EichstaedtIgnacyI.,Ksiega pierwiastkow, Wiedza Powszechna, 1970, s. 175.
↑Sulfur, [w:]Norman N.N.N.GreenwoodNorman N.N.N.,AlanA.EarnshawAlanA.,Chemistry of the Elements, wyd. 2, Oxford–Boston: Butterworth-Heinemann, 1997, s. 646,ISBN 0-7506-3365-4(ang.).
