Clase azufre
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Este documento describe las propiedades y usos del azufre. El azufre es un elemento químico blando, amarillo y frágil que se encuentra de forma natural en la corteza terrestre. Tiene varias formas alotrópicas y se utiliza para producir ácido sulfúrico, fertilizantes y otros compuestos químicos importantes.
![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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Clase azufre
- 1. Q.F. JAVIER MARTINEZ CARRERAS 1
- 2. 2
- 3. Tiene un color amarillo. Características 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. 3
- 4. Abundancia 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) (CaSO . 2H O) 4 2 En forma nativa se encuentra en las cercanías de aguas termales, zonas volcánicas y en menas de cinabrio(HgS), galena, esfalerita y estibina (Sb S ) 2 3 4
- 5. 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%) 5
- 6. 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 6
- 7. Formas Alotrópicas 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 7
- 8. 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. 8
- 9. 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. 9
- 10. 10
- 11. 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% 11
- 12. OBTENCIÓN DEL AZUFRE MÉTODO DE FRASH 2H2S + SO2 2H2O + (3/8) S8 12
- 13. Obtención del Azufre 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. 13
- 14. Obtención del Azufre 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). 14
- 15. 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. 15
- 16. Sulfuro de hidrógeno ácido 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. 16
- 17. 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) 17
- 18. 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). 18
- 19. Otros sulfuros de uso comercial son El sulfuro de selenio (SeS2), que se utiliza para los shampoo anticaspa. El sulfuro de molibdeno (MoS ) que se usa 2 como lubricante para superficies metálicas. 19
- 20. 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. 20
- 21. 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. 21
- 22. 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. 22
- 23. 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. 23
- 24. 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. 24
- 25. Usos del ácido sulfúrico Manufactura de fertilizantes (sulfato de amonio). Manufactura de pinturas, pigmentos y detergentes sulfonados. 25
- 26. 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. 26
- 27. 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. 27
- 28. Funciones Cumple 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. 28
- 29. Deficiencias del Azufre En el Suelo: La deficiencia de azufre se En la Planta: observa en suelos pobres en Cuando el azufre se materia orgánica, suelos arenosos franco arenosos. encuentra en escasa concentración para las Una deficiencia de azufre en el plantas se altera los suelo puede traer una procesos metabólicos y disminución de la fijación de la síntesis de proteínas. nitrógeno atmosférico que La insuficiencia del realizan las bacterias, trayendo consecuentemente una azufre influye en le disminución de los nitratos en el desarrollo de las plantas. contenido de aquél. 29
- 30. 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 30
- 31. 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. 31
- 32. 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 32
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- 35. La Lluvia Ácida Combustión del Carbón SO2 Dióxido de Azufre Combustión NO2 Dióxido de Nitrógeno Derivado del petróleo N2SO4 Ácido Sulfúrico 35 HNO3 Ácido Nítrico
- 36. Daños de la Lluvia Ácida Bosque Dañado Follaje desigual y ralo incapaz de realizar la fotosíntesis. Lago sin vida El ácido altera el delicado equilibrio de los ecosistemas terrestre y acaba por destruir todos los organismos. 36