Azufre amarillo puro
Un mineral de la clase de elementos nativos. El azufre es un ejemplo de un polimorfismo enantiomórfico bien definido. En la naturaleza, forma 2 modificaciones polimórficas: a-azufre rómbico y b-azufre monoclínico. A presión atmosférica y una temperatura de 95,6°C, el a-azufre se transforma en b-azufre. El azufre es vital para el crecimiento de las plantas y los animales, forma parte de los organismos vivos y de sus productos de descomposición, abunda, por ejemplo, en los huevos, la col, el rábano picante, el ajo, la mostaza, la cebolla, el pelo, la lana, etc. También está presente en carbones y petróleo.
Ver también:
ESTRUCTURA
El azufre nativo suele estar representado por a-azufre, que cristaliza en una singonía rómbica, simetría rombo-dipiramidal. El azufre cristalino tiene dos modificaciones; uno de ellos, rómbico, se obtiene a partir de una solución de azufre en disulfuro de carbono (CS 2) por evaporación del disolvente a temperatura ambiente. En este caso se forman cristales translúcidos en forma de diamante de color amarillo claro, fácilmente solubles en CS 2 . Esta modificación es estable hasta los 96°C; a temperaturas más altas, la forma monoclínica es estable. Durante el enfriamiento natural del azufre fundido en crisoles cilíndricos, crecen grandes cristales de modificación rómbica con forma distorsionada (octaedros, en los que las esquinas o caras están parcialmente "cortadas"). Tal material se llama azufre en trozos en la industria. La modificación monoclínica del azufre es un cristal largo transparente de color amarillo oscuro en forma de aguja, también soluble en CS 2 . Cuando el azufre monoclínico se enfría por debajo de 96 ° C, se forma un azufre rómbico amarillo más estable.
PROPIEDADES
El azufre nativo es amarillo, en presencia de impurezas: marrón amarillento, naranja, marrón a negro; contiene inclusiones de betún, carbonatos, sulfatos, arcilla. Los cristales de azufre puro son transparentes o translúcidos, las masas sólidas son translúcidas en los bordes. El brillo es resinoso a graso. Dureza 1-2, sin clivaje, fractura concoidal. Densidad 2,05 -2,08 g/cm 3, frágil. Fácilmente soluble en bálsamo canadiense, trementina y queroseno. En HCl y H 2 SO 4 es insoluble. El HNO 3 y el agua regia oxidan el azufre, convirtiéndolo en H 2 SO 4. El azufre difiere significativamente del oxígeno en su capacidad para formar cadenas estables y ciclos de átomos.
Las más estables son las moléculas cíclicas S 8 que tienen forma de corona, formando azufre rómbico y monoclínico. Esto es azufre cristalino, una sustancia amarilla quebradiza. Además, son posibles moléculas con cadenas cerradas (S 4 , S 6 ) y cadenas abiertas. Tal composición tiene azufre plástico, una sustancia marrón, que se obtiene por enfriamiento brusco de la fusión de azufre (el azufre plástico se vuelve quebradizo después de unas horas, adquiere un color amarillo y gradualmente se convierte en uno rómbico). La fórmula del azufre suele escribirse simplemente como S, ya que, aunque tiene una estructura molecular, es una mezcla de sustancias simples con diferentes moléculas.
La fusión del azufre va acompañada de un notable aumento de volumen (alrededor del 15%). El azufre fundido es un líquido amarillo muy móvil que, por encima de los 160 °C, se convierte en una masa muy viscosa de color marrón oscuro. El fundido de azufre adquiere la mayor viscosidad a una temperatura de 190 °C; un aumento adicional de la temperatura va acompañado de una disminución de la viscosidad y, por encima de los 300 °C, el azufre fundido vuelve a ser móvil. Esto se debe al hecho de que cuando el azufre se calienta, se polimeriza gradualmente, aumentando la longitud de la cadena al aumentar la temperatura. Cuando el azufre se calienta por encima de los 190 °C, las unidades poliméricas comienzan a descomponerse.
El azufre es el ejemplo más simple de un electreto. Cuando se frota, el azufre adquiere una fuerte carga negativa.
MORFOLOGÍA
Forma cristales bipiramidales truncados, rara vez bipiramidales, pinacoidales o prismáticos gruesos, así como agregados criptocristalinos densos, confluentes, granulares, con menos frecuencia de fibras finas. Las formas principales en los cristales: bipirámides (111) y (113), prismas (011) y (101), pinacoide (001). También intercrecimientos y drusas de cristales, cristales esqueléticos, pseudoestalactitas, masas pulverulentas y terrosas, incursiones y manchas. Los cristales se caracterizan por múltiples intercrecimientos paralelos.
ORIGEN
El azufre se forma durante las erupciones volcánicas, durante la erosión de los sulfuros, durante la descomposición de los estratos sedimentarios que contienen yeso y también en relación con la actividad de las bacterias. Los principales tipos de yacimientos de azufre nativo son volcanogénicos y exógenos (quimiogénicos-sedimentarios). Predominan los depósitos exógenos; están asociados con anhidritas de yeso que, bajo la influencia de las emisiones de hidrocarburo y sulfuro de hidrógeno, se reducen y reemplazan por minerales de azufre-calcita. Todos los depósitos más grandes tienen esta génesis infiltrativa-metasomática. El azufre nativo a menudo se forma (excepto en grandes acumulaciones) como resultado de la oxidación de H 2 S. Los procesos geoquímicos de su formación son activados significativamente por microorganismos (bacterias reductoras de sulfato y tiónicas). Los minerales asociados son calcita, aragonito, yeso, anhidrita, celestita y, a veces, betún. Entre los depósitos volcánicos de azufre nativo, los hidrotermales-metasomáticos (por ejemplo, en Japón), formados por cuarcitas y opalitas que contienen azufre, y los sedimentos volcánicos sedimentarios que contienen azufre de los lagos de cráter son de importancia primordial. También se forma durante la actividad de las fumarolas. Al formarse en las condiciones de la superficie terrestre, el azufre nativo todavía no es muy estable y, al oxidarse gradualmente, da lugar a sulfatos, cap. como yeso
Utilizado en la producción de ácido sulfúrico (alrededor del 50% de la cantidad extraída). En 1890, Hermann Frasch sugirió fundir azufre bajo tierra y extraerlo a la superficie a través de pozos, y en la actualidad los depósitos de azufre se están desarrollando principalmente mediante la fundición de azufre nativo de las capas subterráneas directamente en los lugares donde se produce. El azufre también se encuentra en grandes cantidades en el gas natural (en forma de sulfuro de hidrógeno y dióxido de azufre), durante la producción del gas se deposita en las paredes de las tuberías, dejándolas fuera de servicio, por lo que es capturado del gas tan pronto como sea posible. posible después de la producción.
SOLICITUD
Aproximadamente la mitad del azufre producido se utiliza en la producción de ácido sulfúrico. El azufre se utiliza para vulcanizar el caucho, como fungicida en la agricultura y como azufre coloidal, un fármaco. Además, el azufre en la composición de las composiciones de azufre y betún se utiliza para obtener asfalto de azufre y, como sustituto del cemento Portland, para obtener hormigón de azufre. El azufre se usa en la producción de composiciones pirotécnicas, anteriormente se usaba en la producción de pólvora y se usa en la producción de fósforos.
Azufre - S
CLASIFICACIÓN
| Strunz (octava edición) | 1/B.03-10 |
| Nickel-Strunz (décima edición) | 1.CC.05 |
| Dana (séptima edición) | 1.3.4.1 |
| Dana (octava edición) | 1.3.5.1 |
| Hola, CIM Ref. | 1.51 |
En el grupo VIA, el azufre también pertenece a los elementos químicos ampliamente conocidos y extendidos en la naturaleza. En la corteza terrestre, el azufre se encuentra en forma de varios minerales que forman ricos depósitos. A menudo hay azufre nativo, c.t. sustancia simple S (S 8). Los compuestos de azufre con metales son muy comunes. Muchos de ellos son muy valiosos como minerales para la obtención de metales: plomo PbS brillo, zinc blenda ZnS, cobre brillo CuS, etc. El mineral pirita FeS 2 (pirita de hierro), que forma cristales cúbicos de color latón, sirve principalmente como materia prima para la producción de ácido sulfúrico.
Algunos sulfatos también son muy comunes. Los minerales yeso y anhidrita (hidrato cristalino CaS0 4 2H 2 0 y sulfato de calcio anhidro) forman montañas enteras en algunos lugares. Los sulfatos de magnesio y sodio se encuentran en el agua de mar. Sulfato de estroncio SrS0 4: la celestina forma cristales transparentes. La barita, o espato pesado BaSO 4 , se usa ampliamente para la producción de blanco y como relleno en las industrias del papel y el caucho. Por ejemplo, se aplica una capa de barita al papel fotográfico. Una cantidad significativa de azufre se encuentra en el carbón y cuando se quema entra a la atmósfera. El óxido de Cepbi(IV) S0 2 está constantemente presente en el aire. Si este azufre se extrajera de los productos de la combustión del carbón, entonces sería posible reducir drásticamente la extracción de minerales de azufre tradicionales. Al mismo tiempo, se reducirían los efectos nocivos del S0 2 sobre la vegetación y el agua dulce. El azufre siempre está presente en las proteínas, ya que los aminoácidos cisteína y metionina contienen azufre. La masa total de azufre en el cuerpo humano es de 120 g.
La producción mundial de azufre supera los 60 millones de toneladas, más de la mitad de esta cantidad se destina a la producción de ácido sulfúrico y el resto a la producción de sulfitos, caucho, productos para el control de plagas en la agricultura.
El azufre natural consta de cuatro isótopos estables, siendo el 95% de esta mezcla el isótopo
En propiedades químicas, el azufre no muestra una similitud significativa con el oxígeno. Lo principal que une a estos dos elementos es el estado divalente en compuestos con la mayoría de los elementos químicos. Cabe señalar que en los compuestos entre oxígeno y azufre, el oxígeno permanece divalente y el azufre puede ser tetravalente y sextavalente. Los estados de mayor valencia del azufre son posibles debido a la presencia de
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Una de las propiedades importantes y características de los átomos de azufre es la capacidad de formar cadenas:
Si los átomos de oxígeno están conectados en cadenas de ns de más de tres átomos (en una molécula de ozono), entonces el azufre bajo ciertas condiciones da cadenas de cientos de miles de átomos. Dos átomos de azufre interconectados -8-8- a menudo sirven como puente dentro de la molécula de proteína.
Azufre. sustancias simples
El azufre como sustancia simple forma varias variedades. El azufre ordinario es una sustancia quebradiza cristalina amarilla llamada gris rómbico. Hay hermosos cristales de azufre natural en lugares donde salen gases volcánicos (Kamchatka, las Islas Kuriles). El azufre rómbico, estable en condiciones normales, funde a 112,8°C. Pero el azufre líquido a 119°C comienza a cristalizar en forma de cristales aciculares de color amarillo oscuro del sistema monoclínico. Así, el azufre forma dos fases sólidas diferentes, pero por debajo de 112,8°C, el azufre ortorrómbico es estable. El punto de ebullición del azufre es de 444,6°C. El azufre es insoluble en agua, pero soluble en disulfuro de carbono y benceno.
El azufre sólido y sus soluciones consisten en moléculas 8 8 . Estas son moléculas anulares, con forma de corona (fig. 19.3).
Arroz. 19.3.
Al escribir reacciones químicas, la estructura molecular del azufre generalmente no se tiene en cuenta y se escribe en forma de átomos. Por encima del punto de fusión, el azufre se oscurece gradualmente y a ~250°C se convierte en una masa viscosa de color marrón rojizo, que consta de cadenas muy largas de 8 N.
Por encima de los 300°C, el azufre vuelve a convertirse en un líquido móvil. El azufre hirviendo forma humos de color amarillo anaranjado. El vapor de azufre contiene moléculas de B 8 , 5 b, 8 4 y $ 2 . Las moléculas 5 2 tienen una estructura similar a las moléculas de oxígeno 0 2 .
Si el azufre fundido, calentado hasta que hierva, se vierte en agua fría (Fig. 19.4), entonces se convierte en una masa similar al caucho marrón suave, que se estira en hilos. Este tipo de azufre se llama azufre plástico. Consiste en moléculas B muy largas en zigzag, donde PAG llega a 100.000 o más. Después de un corto tiempo, el azufre plástico se vuelve quebradizo, se vuelve amarillo y gradualmente se convierte en azufre rómbico 5 8 .
Arroz. 19.4.
El azufre se extrae directamente de depósitos naturales. El azufre extraído se destila para su purificación en hornos de refinado especiales. Primero, el vapor de azufre entra en una gran cámara de ladrillos. El azufre se precipita en las paredes frías como un polvo amarillo claro conocido como color gris. En paredes calientes a una temperatura de unos 120 °C, el azufre se convierte en líquido, que se libera en moldes de madera, donde se solidifica en forma de palitos. El azufre obtenido de esta manera se llama corte.
También hay muchas reacciones en las que se libera azufre de sustancias complejas. El azufre se forma mezclando sulfuro de hidrógeno gaseoso y gas seonista:
La combustión de sulfuro de hidrógeno en condiciones de falta de oxígeno también conduce a la formación de azufre (ver más abajo).
Los óxidos de azufre (IV) y de carbono (H) reaccionan con la liberación de azufre en presencia de un catalizador:
Esta reacción se utiliza para purificar los productos de combustión de combustible de las impurezas de azufre.
El azufre se puede obtener por reacción en una solución acuosa. Cuando se agrega ácido clorhídrico a una solución de tiosulfato de sodio Na 2 5 2 0 3, el líquido se vuelve turbio y el azufre finamente disperso de color amarillo claro precipita gradualmente:
Las transformaciones químicas del azufre ocurren principalmente cuando se calienta. Sin la participación de otros reactivos, el azufre forma varias moléculas diferentes:
El azufre se combina con casi todos los no metales y metales. Reacción; hidrógeno reversible:
El azufre reacciona con los halógenos, formando compuestos en estado di y tetravalente. Sólo con flúor en exceso se forma un compuesto gaseoso estable BR 6 .
En el aire y en el oxígeno, el azufre arde con una llama azul:
Durante la combustión del azufre, la temperatura supera los 800°C, como resultado de lo cual el equilibrio de la segunda reacción se desplaza fuertemente hacia la izquierda y solo ~5% del azufre se convierte en $0 3 .
El azufre reacciona con los metales con una gran liberación de calor. Cuando se enciende una mezcla de polvos de azufre y zinc, se produce un destello brillante. Se forma sulfuro de zinc blanco:
El azufre reacciona más fácilmente con algunos elementos ^ de los períodos 5 y 6 que el oxígeno. La plata es resistente al oxígeno, pero cuando se mezcla con azufre sin calentar, forma sulfuro marrón:
El azufre reacciona con óxidos, ácidos y sales que exhiben fuertes propiedades oxidantes:
Cuando se calienta con una solución alcalina, el azufre reacciona de la misma manera que los halógenos, es decir, disiroporciones:
Los átomos de azufre de una sustancia simple pueden agregarse al azufre en algunas sustancias complejas:
en el resultante polisulfuro sodio hay cadenas de átomos de azufre con cargas negativas en los extremos:
La solución de sulfito de sodio reacciona con el azufre cuando se hierve:
La sal está presente en la solución incolora resultante. tiosulfúricoácidos - tiosulfato de sodio.
El azufre es un elemento esencial en la industria moderna.
¿Qué es el azufre y cómo se ve?
El azufre es un elemento químico que ocupa el número 16 en la tabla de D. I. Mendeleev y se denota con la letra S (según la primera letra del nombre latino Sulphur).
La masa molar del azufre es 32,065 g/mol, la masa atómica es 32,066 uma. e. m. Esta sustancia puede ser de color amarillo brillante o marrón.
Hay azufre en polvo (molido) y líquido.
Caracterización del azufre
El azufre es una sustancia con un grado de oxidación variable. Hay seis electrones de valencia en el orbital electrónico externo del azufre, dos más no son suficientes para llenar, por lo tanto, en compuestos con metales e hidrógeno, exhibe una valencia de -2.
Al interactuar con el oxígeno y los halógenos, es decir, con elementos de mayor electronegatividad, el azufre puede presentar una valencia positiva, por ejemplo, +4 y +6.
Propiedades físicas
Como sustancia simple, el azufre forma varias modificaciones alotrópicas:
- Rómbico: lo que solíamos llamar azufre ordinario. Es estable en condiciones normales, se encuentra con mayor frecuencia cerca de volcanes activos o extintos.
- Plástico: es una cadena cerrada o abierta de azufre interconectado, generalmente obtenido quemándolo. Tiene el mayor peso molecular entre todos los tipos de azufre.
- Monoclínico (S8) - un compuesto de azufre, que en forma molecular es un octágono con átomos de azufre en los vértices. Parecen muchos cilindros con forma de aguja. A temperatura ambiente se vuelve rápidamente rómbico.
La masa molar aproximada de una molécula de azufre monoclínico es de 256 g/mol. En Rusia, el azufre, en general, es solo de dos tipos comerciales: granulado y en grumos.
El azufre es una sustancia fusible, el punto de fusión es de unos 120 grados. Es insoluble en agua y no se moja al contacto con ella.
No tiene propiedades electrolíticas y conductividad térmica. La densidad del azufre es de 2.070 g/cm³.
Propiedades químicas
En compuestos con hidrógeno, forma ácidos sulfúrico (fórmula química H2SO4) con un estado de oxidación del azufre de +6 y sulfuroso (H2SO3) con un estado de oxidación de +4, que dan sulfatos y sulfitos, respectivamente.
En condiciones normales, reaccionan con metales activos y mercurio, formando sulfuros:
También forma sulfuros cuando se calienta con la mayoría de los metales inactivos excepto el platino y el oro:
Fe + S(t) = Fe2S3
Exhibe propiedades reductoras en reacción con el oxígeno cuando se calienta, formando un óxido ácido:
En reacciones con el hidrógeno, forma dióxido de azufre, una sustancia incolora volátil con un olor desagradable a huevos podridos:
áreas de uso
En bajas concentraciones, promueve la formación de nuevas células epidérmicas, por lo que a menudo se usa para tratar la inflamación. Además, el azufre tiene un efecto laxante y, cuando se toma por vía oral, tiene un efecto expectorante.
Debido a sus propiedades inflamables y combustibles, el azufre se quema bien. Por ejemplo, la forma más fácil de obtener azufre es abrir una caja de fósforos llena: el azufre es parte de la cabeza del fósforo.
Cuando se frota, la cabeza toca una superficie áspera (como papel de lija) y el fósforo se enciende fácilmente.
El ácido sulfúrico (H2SO4) es el producto más importante de la industria química, utilizado como electrolito en baterías de plomo, utilizadas para producir ácido clorhídrico, nítrico, bórico y otros.
El ácido sulfúrico es un agente sulfuroso necesario en la producción de muchas sustancias medicinales y pinturas.
El sulfuro de hidrógeno (H2S) se utiliza para aislar azufre puro, sulfitos y ácido sulfúrico de las soluciones.
Los óxidos de azufre (SO2 y SO3) se utilizan en la producción de ácidos sulfúrico y nítrico, y también se utilizan en productos químicos domésticos: forman parte de blanqueadores y desinfectantes.
Encontrar azufre en la naturaleza
Muy a menudo, el azufre nativo (S) se encuentra en la naturaleza, pero también se encuentran sus compuestos con otros elementos: FeS2 (sulfato de hierro (II), pirita), ZnS (sulfato de zinc, blenda de zinc), CaSO4 * 2H2O (yeso), PbS (sulfato de plomo, brillo de plomo) y otros.
El papel biológico del azufre
El azufre se encuentra en los organismos vivos, especialmente en las proteínas de las uñas, el cabello y las pezuñas. La masa total de azufre en el cuerpo humano es de unos 130 gramos. Además, esta sustancia se encuentra en la composición de algunas vitaminas y hormonas.
El azufre tiene propiedades químicas y físicas únicas, lo que lo convierte en un componente esencial de la industria e indispensable en la creación de medicamentos.
El azufre en su estado nativo, así como en forma de compuestos de azufre, se conoce desde la antigüedad. Se menciona en la Biblia, los poemas de Homero y otros. El azufre formaba parte del incienso "sagrado" durante los ritos religiosos; Se creía que el olor a azufre quemado alejaba a los malos espíritus. El azufre ha sido durante mucho tiempo un componente necesario de las mezclas incendiarias con fines militares, como el "fuego griego" (siglo X d. C.). Alrededor del siglo VIII, el azufre comenzó a usarse en China con fines pirotécnicos. El azufre y sus compuestos se han utilizado durante mucho tiempo para tratar enfermedades de la piel. Durante el período de la alquimia árabe, surgió una hipótesis según la cual el azufre (el comienzo de la combustibilidad) y el mercurio (el comienzo de la metalicidad) se consideraban constituyentes de todos los metales. La naturaleza elemental del azufre fue establecida por A. L. Lavoisier e incluida en la lista de cuerpos simples no metálicos (1789). En 1822, E. Mitscherlich descubrió la alotropía del azufre.
Distribución del azufre en la naturaleza. El azufre es un elemento químico muy común (clarke 4.7 10 -2); se presenta en estado libre (azufre nativo) y en forma de compuestos: sulfuros, polisulfuros, sulfatos. El agua de los mares y océanos contiene sulfatos de sodio, magnesio, calcio. Se sabe que se forman más de 200 minerales de azufre durante procesos endógenos. Más de 150 minerales de azufre (principalmente sulfatos) se forman en la biosfera; Los procesos de oxidación de sulfuros a sulfatos, que a su vez se reducen a H 2 S secundario y sulfuros, están muy extendidos. Estas reacciones ocurren con la participación de microorganismos. Muchos procesos en la biosfera conducen a la concentración de Azufre - se acumula en el humus de suelos, carbones, petróleo, mares y océanos (8.9·10 -2%), aguas subterráneas, lagos y marismas. En arcillas y esquistos, hay 6 veces más azufre que en la corteza terrestre en su conjunto, en yeso, 200 veces, en aguas subterráneas sulfatadas, docenas de veces. Ciclos del azufre en la biosfera: se lleva a los continentes con la precipitación y se devuelve al océano con la escorrentía. La fuente de azufre en el pasado geológico de la Tierra fue principalmente producto de erupciones volcánicas que contenían SO 2 y H 2 S. La actividad económica humana aceleró la migración de azufre; la oxidación de los sulfuros se intensificó.
Propiedades físicas del azufre. El azufre es una sustancia sólida cristalina, estable en forma de dos modificaciones alotrópicas. rómbico α-S amarillo limón, densidad 2,07 g/cm 3 , t pl 112,8 °C, estable por debajo de 95,6 °C; β-S monoclínico, amarillo miel, densidad 1,96 g/cm 3 , punto de fusión 119,3 °C, estable entre 95,6 °C y el punto de fusión. Ambas formas están formadas por moléculas cíclicas de ocho miembros S 8 con una energía de enlace S-S de 225,7 kJ/mol.
Cuando se derrite, el azufre se convierte en un líquido amarillo móvil, que se vuelve marrón por encima de los 160 °C y se convierte en una masa viscosa de color marrón oscuro a unos 190 °C. Por encima de 190 °C, la viscosidad disminuye y a 300 °C, el azufre vuelve a ser fluido. Esto se debe a un cambio en la estructura de las moléculas: a 160 ° C, los anillos S 8 comienzan a romperse, convirtiéndose en cadenas abiertas; El calentamiento adicional por encima de 190°C reduce la longitud media de tales cadenas.
Si se vierte azufre fundido, calentado a 250-300 °C, en agua fría en un chorro fino, se obtiene una masa elástica marrón-amarilla (azufre plástico). Solo se disuelve parcialmente en disulfuro de carbono, dejando un polvo suelto en el sedimento. Soluble en la modificación CS 2 se llama λ-S e insoluble - μ-S. A temperatura ambiente, ambas modificaciones se convierten en α-S frágil y estable. bale t Azufre 444,6 °C (uno de los puntos estándar de la escala internacional de temperatura). En los vapores en el punto de ebullición, además de las moléculas de S 8, también hay S 6 , S 4 y S 2 . Con más calentamiento, las moléculas grandes se rompen y, a 900 °C, solo queda S 2, que a aproximadamente 1500 °C se disocia notablemente en átomos. Cuando el nitrógeno líquido congela vapores de azufre fuertemente calentados, se obtiene una modificación púrpura, estable por debajo de -80 °C, formada por moléculas de S 2 .
El azufre es un mal conductor del calor y la electricidad. Es prácticamente insoluble en agua, fácilmente soluble en amoníaco anhidro, disulfuro de carbono y varios solventes orgánicos (fenol, benceno, dicloroetano y otros).
Propiedades químicas del azufre. La configuración de los electrones externos del átomo S 3s 2 Зр 4 . En los compuestos, el azufre exhibe estados de oxidación -2, +4, +6. El azufre es químicamente activo y se combina especialmente fácilmente con casi todos los elementos cuando se calienta, con la excepción de N 2 , I 2 , Au, Pt y gases inertes. El C O 2 en aire por encima de 300 ° C forma óxidos: SO 2 - anhídrido sulfuroso y SO 3 - anhídrido sulfúrico, de los cuales se obtienen ácido sulfuroso y ácido sulfúrico, respectivamente, así como sus sales sulfitos y sulfatos. Ya en frío, S se combina vigorosamente con F 2, cuando se calienta, reacciona con Cl 2; con bromo, el azufre forma solo S 2 Br 2 , los yoduros de azufre son inestables. Cuando se calienta (150-200 ° C), se produce una reacción reversible con H 2 para producir sulfuro de hidrógeno. El azufre también forma hidrógenos polisulfurados de fórmula general H 2 S X, los llamados sulfanos. Se conocen numerosos compuestos organosulfurados.
Cuando se calienta, el azufre interactúa con los metales, formando los correspondientes compuestos de azufre (sulfuros) y metales de polisulfuro (polisulfuros). A una temperatura de 800-900 °C, el vapor de azufre reacciona con el carbono, formando disulfuro de carbono CS 2 . Los compuestos de azufre con nitrógeno (N 4 S 4 y N 2 S 5) solo se pueden obtener indirectamente.
Conseguir azufre. El azufre elemental se obtiene a partir del azufre nativo, así como por la oxidación del sulfuro de hidrógeno y la reducción del dióxido de azufre. La fuente de sulfuro de hidrógeno para la producción de azufre es coque, gases naturales, gases de craqueo de petróleo. Se han desarrollado numerosos métodos para procesar H 2 S; los siguientes son de la mayor importancia: 1) El H 2 S se extrae de los gases con una solución de monohidrotioarsenato de sodio:
Na 2 HAsS 2 O 2 + H 2 S \u003d Na 2 HAsS 3 O + H 2 O.
Luego, al soplar aire a través de la solución, el azufre se precipita en forma libre:
NaHAsS 3 O + ½O 2 \u003d Na 2 HAsS 2 O 2 + S.
2) El H 2 S se aísla de los gases en forma concentrada. Luego, su masa principal es oxidada por el oxígeno atmosférico a azufre y parcialmente a SO 2 . Después del enfriamiento, el H 2 S y los gases resultantes (SO 2, N 2, CO 2) ingresan a dos convertidores sucesivos, donde en presencia de un catalizador (bauxita activada o gel de aluminio especialmente fabricado) ocurre la siguiente reacción:
2H 2 S + SO 2 \u003d 3S + 2H 2 O.
La producción de azufre a partir de SO 2 se basa en la reacción de su reducción con carbón o gases de hidrocarburos naturales. A veces, esta producción se combina con el procesamiento de minerales de pirita.
Variedades de azufre. Fundido directamente de minerales de azufre El azufre se llama terrón natural; obtenido a partir de H 2S y SO 2 - grumo de gas. El azufre natural en trozos, purificado por destilación, se llama refinado.
Condensado a partir de vapores a una temperatura superior al punto de fusión en estado líquido y luego vertido en moldes - corte de azufre. Cuando el azufre se condensa por debajo del punto de fusión, se forma un polvo fino de azufre en las paredes de las cámaras de condensación: un color azufre. El azufre especialmente altamente disperso se llama coloidal.
Uso de azufre. El azufre se usa principalmente para producir ácido sulfúrico; en la industria del papel (para la producción de celulosa al sulfito); en agricultura (para combatir enfermedades de plantas, principalmente uva y algodón); en la industria del caucho (agente vulcanizante); en la producción de tintes y composiciones luminosas; para obtener pólvora negra (de caza); en la fabricación de fósforos.
Azufre en el cuerpo. El azufre está constantemente presente en todos los organismos vivos en forma de compuestos orgánicos e inorgánicos y es un elemento biogénico importante. Su contenido promedio en términos de materia seca es: en plantas marinas alrededor del 1,2%, terrestre - 0,3%, en animales marinos 0,5-2%, terrestre - 0,5%. El papel biológico del Azufre está determinado por el hecho de que forma parte de compuestos ampliamente distribuidos en la naturaleza: aminoácidos (metionina, cisteína), y por tanto proteínas y péptidos; coenzimas (coenzima A, ácido lipoico), vitaminas (biotina, tiamina), glutatión y otros. Los grupos sulfhidrilo (-SH) de los residuos de cisteína juegan un papel importante en la estructura y actividad catalítica de muchas enzimas. Formando enlaces disulfuro (-S-S-) dentro de cadenas polipeptídicas individuales y entre ellas, estos grupos están involucrados en el mantenimiento de la estructura espacial de las moléculas de proteína. El azufre también se encuentra en animales en forma de sulfatos orgánicos y ácidos sulfónicos: ácido condroitínsulfúrico (en cartílagos y huesos), ácido taurocólico (en la bilis), heparina y taurina. En algunas proteínas que contienen hierro (por ejemplo, las ferrodoxinas), el azufre se encuentra en forma de sulfuro lábil en medio ácido. El azufre es capaz de formar enlaces ricos en energía en compuestos macroérgicos.
Los compuestos inorgánicos de azufre en los organismos de los animales superiores se encuentran en pequeñas cantidades, principalmente en forma de sulfatos (en sangre, orina), así como tiocianatos (en saliva, jugo gástrico, leche, orina). Los organismos marinos son más ricos en compuestos inorgánicos de azufre que los de agua dulce y los terrestres. Para las plantas y muchos microorganismos, el sulfato (SO 4 2-), junto con el fosfato y el nitrato, es la fuente más importante de nutrición mineral. Antes de incorporarse a los compuestos orgánicos, el azufre sufre un cambio de valencia y luego se convierte en forma orgánica en su estado menos oxidado; por lo tanto, el azufre está ampliamente involucrado en las reacciones redox en las células.
En las células, los sulfatos, al interactuar con el trifosfato de adenosina (ATP), se convierten en una forma activa: el sulfato de adenilo.
La enzima que cataliza esta reacción, la sulfurilasa (ATP:sulfato-adenililtransferasa), está ampliamente distribuida en la naturaleza. En tal forma activada, el grupo sulfonilo sufre más transformaciones: se transfiere a otro aceptor o se reduce.
Los animales asimilan el azufre como parte de los compuestos orgánicos. Los organismos autótrofos obtienen todo el Azufre contenido en las células a partir de compuestos inorgánicos, principalmente en forma de sulfatos. Las plantas superiores, muchas algas, hongos y bacterias son capaces de la asimilación autótrofa de azufre. (Se aisló una proteína especial de un cultivo de bacterias, que transfiere el sulfato a través de la membrana celular del medio ambiente a la célula). Los microorganismos desempeñan un papel importante en el ciclo del azufre en la naturaleza: bacterias desulfurantes y bacterias del azufre. Muchos depósitos de azufre desarrollados son de origen biogénico. El azufre forma parte de los antibióticos (penicilinas, cefalosporinas); sus compuestos se utilizan como agentes radioprotectores, agentes fitosanitarios.
El contenido del artículo
AZUFRE, S (azufre), elemento químico no metálico, miembro de la familia de los calcógenos (O, S, Se, Te y Po) - Grupo VI de la Tabla Periódica de los Elementos. El azufre, como muchos de sus usos, se conoce desde la antigüedad. A. Lavoisier argumentó que el azufre es un elemento. El azufre es vital para el crecimiento de las plantas y los animales, forma parte de los organismos vivos y de sus productos de descomposición, abunda, por ejemplo, en los huevos, la col, el rábano picante, el ajo, la mostaza, la cebolla, el pelo, la lana, etc. También está presente en carbones y petróleo.
Solicitud.
Aproximadamente la mitad del consumo anual de azufre se destina a la producción de productos químicos industriales como ácido sulfúrico, dióxido de azufre y disulfuro de carbono (disulfuro de carbono). Además, el azufre se usa ampliamente en la producción de insecticidas, fósforos, fertilizantes, explosivos, papel, polímeros, pinturas y tintes, y en la vulcanización del caucho. El lugar de liderazgo en la producción de azufre lo ocupan los EE. UU., los países de la CEI y Canadá.
distribución en la naturaleza.
El azufre se presenta en estado libre (azufre nativo). Además, hay enormes reservas de azufre en forma de minerales de sulfuro, principalmente minerales de plomo (brillo de plomo), zinc (blenda de zinc), cobre (brillo de cobre) y hierro (pirita). Cuando los metales se extraen de estos minerales, el azufre generalmente se elimina tostándolo en presencia de oxígeno, lo que produce dióxido de azufre (IV), que a menudo se libera a la atmósfera sin uso. Además de los minerales de sulfuro, se encuentra mucho azufre en forma de sulfatos, por ejemplo, sulfato de calcio (yeso), sulfato de bario (barita). El agua de mar y muchas aguas minerales contienen sulfatos de sodio y magnesio solubles en agua. El sulfuro de hidrógeno (sulfuro de hidrógeno) se encuentra en algunas aguas minerales. En la industria, el azufre se puede obtener como subproducto de procesos en fundiciones, hornos de coque, refinación de petróleo, a partir de humos o gases naturales. El azufre se extrae de depósitos subterráneos naturales derritiéndolo con agua sobrecalentada y llevándolo a la superficie con aire comprimido y bombas. En el proceso frash de extracción de azufre de yacimientos sulfurosos en una instalación de tubos concéntricos patentada por G. Frasch en 1891, se obtiene azufre con una pureza de hasta el 99,5%.
Propiedades.
El azufre tiene la forma de un polvo amarillo o masa cristalina quebradiza, inodoro e insípido e insoluble en agua. El azufre tiene varias modificaciones alotrópicas. Los más famosos son los siguientes: azufre cristalino - rómbico (azufre nativo, a-S) y monoclínica (azufre prismático, b-S); amorfo - coloidal (leche sulfúrica) y plástico; intermedio amorfo-cristalino - sublimado (color azufre).
Azufre cristalino.
El azufre cristalino tiene dos modificaciones; uno de ellos, rómbico, se obtiene a partir de una solución de azufre en disulfuro de carbono (CS 2) por evaporación del disolvente a temperatura ambiente. En este caso se forman cristales translúcidos en forma de diamante de color amarillo claro, fácilmente solubles en CS 2 . Esta modificación es estable hasta los 96°C; a temperaturas más altas, la forma monoclínica es estable. Durante el enfriamiento natural del azufre fundido en crisoles cilíndricos, crecen grandes cristales de modificación rómbica con forma distorsionada (octaedros, en los que las esquinas o caras están parcialmente "cortadas"). Tal material se llama azufre en trozos en la industria. La modificación monoclínica del azufre es un cristal largo transparente de color amarillo oscuro en forma de aguja, también soluble en CS 2 . Cuando el azufre monoclínico se enfría por debajo de 96 ° C, se forma un azufre rómbico amarillo más estable.
azufre no cristalino.
Además de estas formas cristalina y amorfa, existe una forma intermedia conocida como azufre color o azufre sublimado, que se obtiene condensando vapor de azufre sin pasar por la fase líquida. Se compone de diminutos granos con un centro de cristalización y una superficie amorfa. Esta forma se disuelve lenta e incompletamente en CS 2 . Tras un tratamiento con amoníaco para eliminar impurezas como el arsénico, se obtiene un producto conocido médicamente como azufre lavado, que se utiliza de forma similar al azufre coloidal.
estado liquido.
Las moléculas de azufre consisten en una cadena cerrada de ocho átomos (S 8). El azufre líquido tiene una propiedad inusual: a medida que aumenta la temperatura, aumenta su viscosidad. Por debajo de 160 ° C, el azufre es un líquido amarillento típico, su composición corresponde a la fórmula S 8 y se designa yo-S. A medida que aumenta la temperatura, las moléculas del anillo S 8 comienzan a romperse y unirse entre sí, formando largas cadenas ( metro-S), el color del azufre líquido se vuelve rojo oscuro, la viscosidad aumenta, alcanzando un máximo a 200–250 ° C. Con un aumento adicional de la temperatura, el azufre líquido se vuelve más brillante, las cadenas largas se rompen y forman otras más cortas, con menos capacidad para se entrelazan, lo que conduce a una menor viscosidad.
Gas.
El azufre hierve a 444,6 ° C, formando vapores de color amarillo anaranjado, que consisten principalmente en moléculas S 8. Con el aumento de la temperatura, el color de los vapores se vuelve rojo oscuro, luego pálido y, a 650 °C, amarillo pajizo. Al calentarse más, las moléculas de S 8 se disocian, formando las formas de equilibrio S 6 , S 4 y S 2 a diferentes temperaturas. Y, finalmente, a >1000°C los vapores consisten prácticamente en moléculas de S 2 ya 2000°C consisten en moléculas monoatómicas.
Propiedades químicas.
El azufre es un no metal típico. Tiene seis electrones en su capa externa de electrones y acepta más fácilmente electrones de otros elementos que los que cede a los suyos. Reacciona con muchos metales con liberación de calor (por ejemplo, cuando se combina con cobre, hierro, zinc). Combina con casi todos los no metales, aunque no tan vigorosamente.
Conexiones.
Dióxido de azufre
Se forma durante la combustión de azufre en el aire, en particular, durante la tostación de minerales sulfurados de metales. El dióxido de azufre es un gas incoloro con un olor sofocante. Es anhídrido de ácido sulfuroso, se disuelve fácilmente en agua para formar ácido sulfuroso. El dióxido se licua fácilmente (pe -10°C) y se almacena en cilindros de acero. El dióxido se utiliza en la producción de ácido sulfúrico, en refrigeración, para blanquear textiles, pulpa de madera, paja, azúcar de remolacha, para conservar frutas y verduras, para desinfección, en industrias cerveceras y alimentarias.
ácido sulfúrico
El H 2 SO 3 existe solo en soluciones diluidas (menos del 6%). Es un ácido débil que forma sales medias y ácidas (sulfitos e hidrosulfitos). El ácido sulfúrico es un buen agente reductor que reacciona con el oxígeno para formar ácido sulfúrico. El ácido sulfuroso tiene varios usos, incluido el blanqueo de seda, lana, papel, pulpa de madera y sustancias similares. Se utiliza como antiséptico y conservante, especialmente para evitar que el vino fermente en barrica, para evitar que el grano fermente mientras se extrae el almidón. El ácido también se usa para conservar los alimentos. La más importante de sus sales es el hidrosulfito de calcio Ca(HSO 3) 2 utilizado en el procesamiento de astillas de madera en celulosa.
trióxido de azufre
El SO 3 (anhídrido sulfúrico), que forma ácido sulfúrico con el agua, es un líquido incoloro o una sustancia cristalina blanca (cristaliza a 16,8 °C; pe 44,7 °C). Se forma durante la oxidación del dióxido de azufre con oxígeno en presencia de un catalizador apropiado (platino, pentóxido de vanadio). El trióxido de azufre produce un fuerte humo en el aire húmedo y se disuelve en agua, formando ácido sulfúrico y generando mucho calor. Se utiliza en la producción de ácido sulfúrico y la producción de sustancias orgánicas sintéticas.
Ácido sulfúrico
H2SO4. El H 2 SO 4 anhidro es un líquido aceitoso incoloro que disuelve el SO 3 para formar oleum. Miscible con agua en cualquier proporción. Cuando se disuelve en agua, los hidratos se forman con la liberación de una gran cantidad de calor; por lo tanto, para evitar salpicaduras de ácido, generalmente, al disolver con cuidado, agregue gradualmente el ácido al agua, y no al revés. El ácido concentrado absorbe bien el vapor de agua y, por lo tanto, se usa para secar gases. Por la misma razón, conduce a la carbonización de sustancias orgánicas, especialmente carbohidratos (almidón, azúcar, etc.). En caso de contacto con la piel provoca quemaduras graves, los vapores corroen las mucosas de las vías respiratorias y los ojos. El ácido sulfúrico es un agente oxidante fuerte. Conc. H 2 SO 4 oxida HI, HBr a I 2 y Br 2, respectivamente, carbón a CO 2, azufre a SO 2, metales a sulfatos. Un ácido diluido también oxida metales en la serie de voltaje a hidrógeno. H 2 SO 4 es un ácido dibásico fuerte que forma sales medias y ácidas: sulfatos e hidrosulfatos; la mayoría de sus sales son solubles en agua, con la excepción de los sulfatos de bario, estroncio y plomo, el sulfato de calcio es poco soluble.
El ácido sulfúrico es uno de los productos más importantes de la industria química (que produce álcali, ácidos, sales, fertilizantes minerales, cloro). Se obtiene principalmente por método de contacto o de torre según el concepto:
La mayor parte del ácido producido se utiliza para la producción de fertilizantes minerales (superfosfato, sulfato de amonio). El ácido sulfúrico sirve como materia prima para la producción de sales y otros ácidos, para la síntesis de sustancias orgánicas, fibras artificiales, para la purificación de queroseno, aceites de petróleo, benceno, tolueno, en la fabricación de pinturas, grabado de metales ferrosos, en la hidrometalurgia del uranio y algunos metales no ferrosos, para la producción de detergentes y medicamentos, como electrolito en baterías de plomo y como desecante.
ácido tiosulfúrico
H 2 S 2 O 3 es estructuralmente similar al ácido sulfúrico excepto por el reemplazo de un oxígeno con un átomo de azufre. El derivado más importante del ácido es el tiosulfato de sodio Na 2 S 2 O 3: cristales incoloros formados al hervir el sulfito de sodio Na 2 SO 3 con un color de azufre. El tiosulfato de sodio (o hiposulfito) se utiliza en fotografía como fijador (fijador).
sulfonal
(CH 3) 2 C (SO 2 C 2 H 5) 2 - una sustancia cristalina blanca, inodoro, ligeramente soluble en agua, es una droga y se usa como sedante e hipnótico.
sulfuro de hidrógeno
H 2 S (sulfuro de hidrógeno) es un gas incoloro con un fuerte olor desagradable a huevos podridos. Es algo más pesado que el aire (densidad 1,189 g/dm 3 ), se licua fácilmente en un líquido incoloro y es muy soluble en agua. La solución en agua es un ácido débil con pH ~ 4. El sulfuro de hidrógeno líquido se usa como solvente. La solución y el gas se utilizan ampliamente en el análisis cualitativo para la separación y determinación de muchos metales. La inhalación de una pequeña cantidad de sulfuro de hidrógeno causa dolor de cabeza y náuseas, grandes cantidades o la inhalación continua de sulfuro de hidrógeno causa parálisis del sistema nervioso, el corazón y los pulmones. La parálisis ocurre inesperadamente, como resultado de una violación de las funciones vitales del cuerpo.
monocloruro de azufre
El S 2 Cl 2 es un líquido aceitoso humeante de color ámbar con un olor acre que desgarra y dificulta la respiración. Se fuma en el aire húmedo y se descompone en agua, pero es soluble en disulfuro de carbono. El monocloruro de azufre es un buen solvente para azufre, yodo, haluros metálicos y compuestos orgánicos. El monocloruro se utiliza en la vulcanización del caucho, tintas de imprenta e insecticidas. La reacción con el etileno produce un líquido volátil conocido como gas mostaza (ClC 2 H 4) 2 S, un compuesto tóxico que se utiliza como agente de guerra química irritante.
disulfuro de carbono
CS 2 (disulfuro de carbono) es un líquido amarillo pálido, venenoso e inflamable. CS 2 se sintetiza a partir de los elementos en un horno eléctrico. La sustancia es insoluble en agua, tiene un alto índice de refracción, alta presión de vapor, bajo punto de ebullición (46° C). El disulfuro de carbono, un solvente eficaz para grasas, aceites, caucho y caucho, se usa ampliamente para la extracción de aceites, en la producción de rayón, barnices, adhesivos de caucho y fósforos, la destrucción de gorgojos de granero y polillas de la ropa, y para la desinfección del suelo. .