El azufre es un elemento químico bastante común en la naturaleza (decimosexto en contenido en la corteza terrestre y sexto en aguas naturales). Hay tanto azufre nativo (el estado libre del elemento) como sus compuestos.
Azufre en la naturaleza
Entre los minerales de azufre natural más importantes se encuentran la pirita de hierro, la esfalerita, la galena, el cinabrio y la antimonita. El Océano Mundial contiene principalmente en forma de sulfatos de calcio, magnesio y sodio, que causan la dureza de las aguas naturales.
¿Cómo se obtiene el azufre?
La extracción de minerales de azufre se lleva a cabo por diferentes métodos. La principal forma de obtener azufre es fundirlo directamente en el campo.
La minería a cielo abierto implica el uso de excavadoras para eliminar las capas de roca que cubren el mineral de azufre. Después de triturar las capas de mineral mediante explosiones, se envían a la fundición de azufre.
En la industria, el azufre se obtiene como subproducto de procesos en hornos de fundición, durante la refinación del petróleo. Está presente en grandes cantidades en el gas natural (comodióxido de azufre o sulfuro de hidrógeno), cuya extracción se deposita en las paredes del equipo utilizado. El azufre finamente disperso capturado del gas se utiliza en la industria química como materia prima para la producción de diversos productos.
Esta sustancia también se puede obtener del dióxido de azufre natural. Para ello se utiliza el método de Claus. Consiste en el uso de "fosas de azufre" en las que se desgasifica el azufre. El resultado es un azufre modificado ampliamente utilizado en la industria del asf alto.
Principales modificaciones alotrópicas del azufre
Sulphur tiene alotropía. Se conocen un gran número de modificaciones alotrópicas. Los más famosos son el azufre rómbico (cristalino), monoclínico (acicular) y plástico. Las dos primeras modificaciones son estables, la tercera se convierte en rómbica cuando se solidifica.
Propiedades físicas que caracterizan al azufre
Las moléculas de modificaciones ortorrómbicas (α-S) y monoclínicas (β-S) contienen 8 átomos de azufre cada una, que están conectadas en un ciclo cerrado por enlaces covalentes simples.
En condiciones normales, el azufre tiene una modificación rómbica. Es una sustancia cristalina sólida amarilla con una densidad de 2,07 g/cm3. Funde a 113°C. La densidad del azufre monoclínico es de 1,96 g/cm3, su punto de fusión es de 119,3 °C.
Cuando se derrite, el azufre se expande y se convierte en un líquido amarillo que se vuelve marrón a 160 °C yse convierte en una masa viscosa de color marrón oscuro cuando alcanza unos 190 °C. A temperaturas superiores a este valor, la viscosidad del azufre disminuye. A unos 300 °C, vuelve a pasar a un estado fluido líquido. Esto se debe al hecho de que durante el calentamiento, el azufre se polimeriza, aumentando la longitud de la cadena al aumentar la temperatura. Y cuando la temperatura alcanza más de 190 °C, se observa la destrucción de las unidades poliméricas.
Cuando el azufre fundido se enfría naturalmente en crisoles cilíndricos, se forma el llamado azufre en grumos: cristales rómbicos de gran tamaño, que tienen una forma distorsionada en forma de octaedros con caras o esquinas parcialmente "cortadas".
Si la sustancia fundida se somete a un enfriamiento rápido (por ejemplo, con agua fría), se puede obtener azufre plástico, que es una masa elástica similar al caucho de color marrón o rojo oscuro con una densidad de 2,046 g /cm 3. Esta modificación, a diferencia de la rómbica y monoclínica, es inestable. Gradualmente (durante varias horas) cambia de color a amarillo, se vuelve quebradizo y se convierte en un rómbico.
Cuando el vapor de azufre (muy calentado) se congela con nitrógeno líquido, se forma su modificación púrpura, que es estable a temperaturas inferiores a -80 °C.
El azufre prácticamente no se disuelve en el medio acuático. Sin embargo, se caracteriza por una buena solubilidad en disolventes orgánicos. Mal conductor de la electricidad y el calor.
El punto de ebullición del azufre es de 444,6 °C. El proceso de ebullición va acompañado de la liberación de vapores de color amarillo anaranjado, que consisten principalmente en moléculas S8, que, al calentarse posteriormente, se disocian, dando como resultado la formación de formas en equilibrio S 6, S4 y S2. Además, cuando se calientan, las moléculas grandes se descomponen, y a temperaturas superiores a 900 grados, los pares consisten prácticamente solo en moléculas S2, disociándose en átomos a 1500 ° С.
¿Cuáles son las propiedades químicas del azufre?
El azufre es un no metal típico. químicamente activo. Las propiedades oxidantes-reductoras del azufre se manifiestan en relación con una variedad de elementos. Cuando se calienta, se combina fácilmente con casi todos los elementos, lo que explica su presencia obligatoria en los minerales metálicos. Las excepciones son Pt, Au, I2, N2 y gases inertes. Los estados de oxidación que presenta el azufre en los compuestos son -2, +4, +6.
Las propiedades del azufre y el oxígeno hacen que se queme en el aire. El resultado de esta interacción es la formación de anhídridos sulfurosos (SO2) y sulfúricos (SO3), que se utilizan para producir anhídridos sulfurosos y sulfúricos. ácidos.
A temperatura ambiente, las propiedades reductoras del azufre se manifiestan únicamente en relación con el flúor, en la reacción con la que se forma el hexafluoruro de azufre:
S + 3F2=SF6.
Cuando se calienta (en forma de fusión) interactúa con el cloro, el fósforo, el silicio y el carbono. Como resultado de las reacciones con el hidrógeno, además del sulfuro de hidrógeno, forma sulfanos combinados con un comúnfórmula H2SX.
Las propiedades oxidantes del azufre se observan al interactuar con los metales. En algunos casos, se pueden observar reacciones bastante violentas. Como resultado de la interacción con los metales, se forman sulfuros (compuestos sulfurosos) y polisulfuros (metales polisulfurados).
Cuando se calienta durante mucho tiempo, reacciona con ácidos oxidantes concentrados, oxidándose al mismo tiempo.
A continuación, considere las principales propiedades de los compuestos de azufre.
Dióxido de azufre
El óxido de azufre (IV), también llamado dióxido de azufre y anhídrido sulfuroso, es un gas (incoloro) con un olor acre y asfixiante. Tiende a licuarse bajo presión a temperatura ambiente. SO2 es un óxido ácido. Se caracteriza por una buena solubilidad en agua. En este caso, se forma un ácido sulfuroso débil e inestable, que existe solo en una solución acuosa. Como resultado de la interacción del dióxido de azufre con los álcalis, se forman sulfitos.
Tiene una actividad química bastante alta. Las más pronunciadas son las propiedades químicas reductoras del óxido de azufre (IV). Tales reacciones van acompañadas de un aumento en el estado de oxidación del azufre.
Las propiedades químicas oxidantes del óxido de azufre aparecen en presencia de agentes reductores fuertes (como el monóxido de carbono).
Trióxido de azufre
Trióxido de azufre (anhídrido sulfúrico) - el óxido de azufre (VI) más alto. En condiciones normales, es un líquido incoloro, volátil y de olor sofocante. Tiene la capacidad de congelarse a temperaturaspor debajo de 16,9 grados. En este caso, se forma una mezcla de diferentes modificaciones cristalinas de trióxido de azufre sólido. Las altas propiedades higroscópicas del óxido de azufre hacen que "eche humo" en el aire húmedo. Como resultado, se forman gotitas de ácido sulfúrico.
Sulfuro de hidrógeno
El sulfuro de hidrógeno es un compuesto químico binario de hidrógeno y azufre. H2S es un gas incoloro venenoso caracterizado por un sabor dulzón y un olor a huevo podrido. Se funde a menos 86 °С, hierve a menos 60 °С. Térmicamente inestable. A temperaturas superiores a 400 °C, el sulfuro de hidrógeno se descompone en S y H2. Se caracteriza por una buena solubilidad en etanol. Es poco soluble en agua. Como resultado de la disolución en agua, se forma ácido hidrosulfúrico débil. El sulfuro de hidrógeno es un fuerte agente reductor.
Inflamable. Cuando arde en el aire, se puede observar una llama azul. En altas concentraciones, puede reaccionar con muchos metales.
Ácido sulfúrico
El ácido sulfúrico (H2SO4) puede tener diferente concentración y pureza. En estado anhidro, es un líquido aceitoso, inodoro e incoloro.
La temperatura a la que se funde la sustancia es de 10 °C. El punto de ebullición es de 296 °C. Se disuelve bien en agua. Cuando se disuelve el ácido sulfúrico, se forman hidratos y se libera una gran cantidad de calor. El punto de ebullición de todas las soluciones acuosas apresión 760 mm Hg. Arte. supera los 100 °C. Un aumento en el punto de ebullición ocurre con un aumento en la concentración del ácido.
Las propiedades ácidas de una sustancia se manifiestan al interactuar con óxidos básicos y bases. H2SO4 es un ácido dibásico, por lo que puede formar sulfatos (sales medianas) e hidrosulfatos (sales ácidas), la mayoría de que son solubles en agua.
Las propiedades del ácido sulfúrico se manifiestan más claramente en las reacciones redox. Esto se debe al hecho de que en la composición de H2SO4 azufre tiene el estado de oxidación más alto (+6). Un ejemplo de la manifestación de las propiedades oxidantes del ácido sulfúrico es la reacción con el cobre:
Cu + 2H2SO4 =CuSO4 + 2H 2O + SO2.
Azufre: propiedades útiles
El azufre es un oligoelemento esencial para los organismos vivos. Es parte integral de aminoácidos (metionina y cisteína), enzimas y vitaminas. Este elemento participa en la formación de la estructura terciaria de la proteína. La cantidad de azufre unido químicamente contenido en las proteínas oscila entre el 0,8 y el 2,4 % en peso. El contenido del elemento en el cuerpo humano es de unos 2 gramos por 1 kg de peso (es decir, aproximadamente el 0,2 % es azufre).
Las propiedades útiles del microelemento difícilmente pueden sobreestimarse. Al proteger el protoplasma de la sangre, el azufre es un ayudante activo del cuerpo en la lucha contra las bacterias dañinas. La coagulación de la sangre depende de su cantidad, es decir, el elemento ayudamantener un nivel suficiente. El azufre también juega un papel importante en el mantenimiento de los valores normales de la concentración de bilis producida por el cuerpo.
A menudo se lo conoce como el "mineral de la belleza" porque es esencial para mantener la piel, las uñas y el cabello sanos. El azufre tiene la capacidad de proteger el cuerpo de varios tipos de impactos ambientales negativos. Esto ayuda a ralentizar el proceso de envejecimiento. El azufre limpia el organismo de toxinas y protege de las radiaciones, algo especialmente importante en estos momentos dada la situación medioambiental actual.
Cantidades insuficientes de microelementos en el cuerpo pueden provocar una excreción deficiente de toxinas, inmunidad reducida y vitalidad.
El azufre participa en la fotosíntesis bacteriana. Es un componente de la bacterioclorofila y el sulfuro de hidrógeno es una fuente de hidrógeno.
Azufre: propiedades y aplicaciones industriales
El azufre más utilizado es para producir ácido sulfúrico. Asimismo, las propiedades de esta sustancia hacen posible su uso para la vulcanización del caucho, como fungicida en la agricultura, e incluso como fármaco (azufre coloidal). Además, el azufre se utiliza para la producción de fósforos y composiciones pirotécnicas, forma parte de las composiciones de betún de azufre para la producción de asf alto de azufre.
