clase azufre
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Q.F. JAVIER MARTINEZ CARRERAS
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Características Tiene un color amarillo. Es blando, frágil, ligero. Desprende un olor
característico a huevo podrido al mezclarse con hidrógeno y arde con llama de color azul desprendiendo dióxido de azufre.
Es insoluble en agua pero se disuelve en disulfuro de carbono.
Azufre elemental se presenta en varias formas alotrópicas, su estructura básica es un anillo de ocho átomos.
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Elemento muy abundante en la corteza terrestre
Se encuentra en grandes cantidades combinado en forma de sulfuros (pirita (más importantes FeS), Galena (PbS)) y de sulfatos (yeso) (CaSO4 . 2H2O)
En forma nativa se encuentra en las cercanías de aguas termales, zonas volcánicas y en menas de cinabrio(HgS), galena, esfalerita y estibina (Sb2S3)
Abundancia
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Aspectos Generales
Símbolo : S Número atómico : 16 Masa atómica : 32.07
Abundancia Cósmica : 5,7 Terrestre (ppm) : 260 Mar (ppm) : 870 Estado a 20°C : Sólido Isotopos :
32S (95,02%) 33S (0.75%) 34S (4,21%) 36S (0,02%)
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PROPIEDADES ATÓMICAS
Peso atómico 32,065 uma Radio atómico calculado 88 ppm Configuración electrónica [Ne]3s2 3p4 Estados de oxidación ±2,4,6 (ácido fuerte) Estructura cristalina Ortorrómbica Estado de la materia sólido Punto de fusión 388,36 K Punto de ebullición 717,87 K
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1. Azufre rómbico (Sα)Forma estable termodinámicamente a temperatura por debajo de 95.5°C, su estructura básica está formada por dieciséis anillos de ocho átomos. Sólido cristalino, amarillo, insípido e incoloro, insoluble en agua pero soluble en sulfuro de carbono.
2. Azufre monoclínico (Sβ)
Se forma a partir del anterior por encima de 95.5°C, su estructura básica está formada por seis anillos de ocho átomos, es amarillo, insoluble en agua y soluble en sulfuro de carbono.
Formas Alotrópicas
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3. Azufre ciclooctaazufre (Sλ)Se forma por encima de 118,9°C, líquido transparente, fluido, amarillo pálido, está formado por anillos de ocho átomos, soluble en sulfuro de carbono.
4. Azufre polimérico (Sμ )
Se origina cuando aumenta la temperatura a 159°C, color marrón oscuro, muy viscoso, estructura de largas cadenas helicoidales, su viscosidad alcanza al máximo de 180°C, insoluble en sulfuro de carbono, a 444,6°C entra en ebullición, el vapor de azufre es amarillo o naranja según la temperatura.
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5. Azufre amorfo o plástico:Fundido sobre enfriado, color marrón claro que se forma al enfriar súbitamente el azufre líquido.Está formado por λ azufre y el azufre es soluble en piridina, al endurecerse se transforma en µ azufre, estructura helicoidal con ocho átomos por espiral.
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Obtención del Azufre
PROCESO DE FRASCH
Consiste en que se insertan tres tubos concéntricos en una perforación hecha en el depósito de azufre, por el tubo exterior se inyecta agua sobrecalentada, lo que provoca la fusión del azufre, el aire comprimido provoca la expulsión del azufre a través del tubo intermedio, tiene una pureza de aprox. de 99.5%
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OBTENCIÓN DEL AZUFRE MÉTODO DE FRASH
2H2S + SO2 2H2O + (3/8) S8
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Otra fuente de azufre son los depósitos de gas natural , los cuales contienen grandes cantidades de H2S (15-20%).
La producción de azufre a partir de H2S se lleva a cabo por el proceso Claus.
El sulfuro de hidrógeno se extrae del gas burbujeando el gas natural a través de etanolamina, un solvente orgánico básico.
La solución se remueve y se le aumenta la temperatura para evaporar el sulfuro de hidrógeno.
Obtención del Azufre
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El sulfuro de hidrógeno se mezcla con el oxígeno para producir dióxido de azufre. El dióxido de azufre reacciona con el sulfuro de hidrógeno remanente para producir azufre elemental.
El 53% de la producción mundial del azufre se produce como subproducto del gas natural por el método Claus, cerca del 23% por el método Frasch y el 18% se obtiene calentando el mineral pirita (FeS2).
Obtención del Azufre
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COMPUESTOS DEL AZUFRE
El azufre tiene dos óxidos importantes: el dióxido de azufre (SO2) y el trioxido de azufre (SO3). El dióxido de azufre se forma cuando se quema en el aire.
S (s) + O2 (g) SO2 (g)
El dióxido de azufre es un óxido ácido que reacciona con el agua.
SO2 (g) + H2O (l) H+ (ac) + HSO3 (ac)
El trióxido de azufre, SO3, que en solución forma el ácido sulfúrico; siendo
los sulfitos y sulfatos las sales respectivas.
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Sulfuro de hidrógenoácido sulfhídrico
Gas que huele a huevos podridos. Es un gas incoloro, extremadamente
tóxico El sulfuro de hidrógeno es producido
por bacterias anaeróbicas. Se prepara en el laboratorio tratando un sulfuro metálico con ácido clorhídrico diluido.
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Sulfuros
Unicamente con los elementos de los metales del grupo 1 y 2 y con el aluminio se forman sulfuros solubles.
Piritas (más importantes FeS) Galena (PbS) Blenda (ZnS) Cinabrio (HgS) Estibinita (Sb2S3)
Yeso (CaSO4 . 2H2O)
Sal de epson (MgSO4 . 7H2O)
Celestina (SrSO4)
Baritina (BaSO4)
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El sulfuro de sodio es el sulfuro de mayor demanda actualmente.
Se utiliza para remover los pelos de las pieles en el proceso de curtido.
Entre 105 y 106 tons se producen al año por la reducción a temperatura alta del sulfato de sodio con coque (carbón).
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Otros sulfuros de uso comercial son El sulfuro de selenio (SeS2), que se utiliza
para los shampoo anticaspa. El sulfuro de molibdeno (MoS2) que se usa
como lubricante para superficies metálicas.
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Óxidos de azufre
El más común es el dióxido de azufre, Es un gas denso, sin color y tóxico, de
sabor ácido. Los niveles tolerables por los humanos son alrededor de 5 ppm, pero las plantas empiezan a sufrir con 1 ppm.
El sabor ácido se debe a la reacción en la lengua del SO2 para dar ácido sulfuroso.
El SO2 es reductor.
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Acido Sulfúrico El ácido sulfúrico es un líquido denso,
aceitoso, que se congela a los 10.4°C. Se mezcla con agua en forma muy exotérmica.
La molécula contiene un arreglo tetraédrico de los átomos de oxígeno alrededor del átomo de azufre.
Lo corto de los enlaces y las energías grandes de éstos sugieren un carácter de doble enlace con los oxígenos terminales.
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Hexafloruro de azufre
Gas sin color, sin olor y no-reactivo.
Cerca de 6500 tons. se producen al año, quemando azufre fundido en gas fluor.
Se utiliza como agente aislante en sistemas de alto voltaje.
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Producción Industrial del Ácido Sulfúrico
El ácido sulfúrico se sintetiza en grandes cantidades.
Las rutas sintéticas son todas a través del dióxido de azufre (SO2).
A su vez el dióxido de azufre se produce, quemando azufre fundido en aire seco.
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Es difícil oxidar el dióxido de azufre más, por lo que deberá usarse un catalizador.
∆400-500°C
Todos los pasos en el proceso son exotérmicos. El proceso de convertir el azufre elemental a ácido sulfúrico, produce 535 kJ/mol de calor.
Una característica de una plante de producción de ácido sulfúrico es el contar con una forma de aprovechar este calor, ya sea como calentamiento directo o para la producción de electricidad.
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Usos del ácido sulfúrico
Manufactura de fertilizantes (sulfato de amonio).
Manufactura de pinturas, pigmentos y detergentes sulfonados.
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Aspectos Biológicos Papel biológico: Esencial para todos los seres
vivos
Nivel en humanos: (ppm)* Músculo : 5.000 – 11.000* Hueso : 500 – 2.400* Sangre : 1.800* Ingesta diaria (mg) : 850 - 930* Toxicidad : No tóxico* Cantidad media en persona 70 Kg. peso: 140 g.
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ALIMENTOS
Se encuentra en legumbres, coles, espárragos, puerros, ajos, cebollas, pescados, quesos y yema de huevo; a diferencia del inorgánico, el azufre de los alimentos no es tóxico y su exceso se elimina con la orina; su déficit retrasa el crecimiento.
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FuncionesCumple fisiológicamente algunas funciones importantes, además de constituir distintas sustancias vitales, éstas son:
Forma parte constituyente de las proteínas (cistina, cisteína, metionina).
Forma parte de las vitaminas (biotina). Es constituyente de las distintas enzimas con el sulfidrilo
como grupo activo, que actúan en el ciclo de los hidratos de carbono y en los lípidos.
Interviene en los mecanismos de óxido-reducción de las células.
Interviene en la estructura terciaria de las proteínas; las proteínas se ordenan en grandes cadenas moleculares, el azufre ayuda a la constitución de estas macromoléculas además de formar parte de los aminoácidos.
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Deficiencias del AzufreEn el Suelo: La deficiencia de azufre se
observa en suelos pobres en materia orgánica, suelos arenosos franco arenosos.
Una deficiencia de azufre en el suelo puede traer una disminución de la fijación de nitrógeno atmosférico que realizan las bacterias, trayendo consecuentemente una disminución de los nitratos en el contenido de aquél.
En la Planta: Cuando el azufre se
encuentra en escasa concentración para las plantas se altera los procesos metabólicos y la síntesis de proteínas. La insuficiencia del azufre influye en le desarrollo de las plantas.
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APLICACIONES DEL AZUFRE
En medicina, el uso de las sulfamidas y su utilización en numerosas pomadas tópicas.
Fabricar fósforos, caucho vulcanizado, tintes y pólvora.
En forma de polvo finamente dividido y frecuentemente mezclado con cal, el azufre se usa como fungicida para las plantas
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APLICACIONES DEL AZUFRE
La sal tiosulfato de sodio, Na2S2O3·5H2O (hiposulfito), se emplea en fotografía para el fijado de negativos y positivos.
Combinado con diversas láminas de minerales inertes, el azufre constituye un pegamento especial utilizado para sujetar objetos metálicos a la roca, como en el caso de los rieles o vías de tren y cadenas.
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Efectos del Azufre sobre la salud El azufre se puede encontrar frecuentemente en la naturaleza en forma
de sulfuros. Los compuestos del azufre presentan un olor desagradable y a menudo
son altamente tóxicos.
En general las sustancias sulfurosas pueden tener los siguientes efectos en la salud humana:
Efectos neurológicos y cambios comportamentales Alteración de la circulación sanguíneas Daños cardiacos Efectos en los ojos y en la vista Fallos reproductores Daños al sistema inmunitario Desórdenes estomacales y gastrointestinales Daños en las funciones del hígado y los riñones Defectos en la audición Alteraciones del metabolismo hormonal Efectos dermatológicos Asfixia y embolia pulmonar
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La Lluvia Ácida
SO2 Dióxido de AzufreNO2 Dióxido de Nitrógeno
N2SO4 Ácido SulfúricoHNO3 Ácido Nítrico
Combustión del Carbón
Combustión Derivado del petróleo
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Daños de la Lluvia Ácida
Bosque Dañado
Follaje desigual y ralo incapaz de realizar la fotosíntesis.
Lago sin vidaEl ácido altera el delicado equilibrio de los ecosistemas terrestre y acaba por destruir todos los organismos.