Azufre
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| Azufre | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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16 S | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| Apariencia | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
limón amarillo microcristales sinterizados   Las líneas espectrales de azufre | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Propiedades generales | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Nombre, símbolo, número | de azufre, S, 16 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Pronunciación | / s ʌ l F del ər / SUL -fər | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Categoría Elemento | no metal | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Grupo, período, bloque | 16 (calcógenos), 3, p | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Peso atómico estándar | 32,06 (1) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Configuración electrónica | [ Ne ] 3s 2 3p 4 2, 8, 6  | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Historia | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Descubrimiento | Chino (Antes de 2000 AC) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Reconocido como un elemento de | Antoine Lavoisier (1777) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Propiedades físicas | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Fase | sólido | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Densidad (cerca rt) | (Alfa) 2,07 g · cm -3 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Densidad (cerca rt) | (Beta) 1,96 g · cm -3 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Densidad (cerca rt) | (Gamma) 1,92 g · cm -3 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Líquido densidad en mp | 1,819 g · cm -3 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Punto de fusion | 388,36 K , 115.21 ° C, 239,38 ° F | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Punto de ebullicion | 717.8 K, 444,6 ° C, 832,3 ° F | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Punto crítico | 1314 K, 20,7 MPa | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Calor de fusión | (Mono) 1.727 kJ · mol -1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| El calor de vaporización | (Mono) 45 kJ · mol -1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Capacidad calorífica molar | 22.75 J · mol -1 · K -1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Presión del vapor | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| Propiedades atómicas | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Estados de oxidación | 6, 5, 4, 3, 2, 1, -1, -2 (Fuertemente ácida óxido) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Electronegatividad | 2,58 (escala de Pauling) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Energías de ionización ( más) | Primero: 999.6 kJ · mol -1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Segundo: 2252 kJ · mol -1 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Tercero: 3357 kJ · mol -1 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Radio covalente | 105 ± 15:00 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Van der Waals radio | 180 pm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Miscelánea | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Estructura cristalina | ortorrómbica  | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Ordenamiento magnético | diamagnético | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| La resistividad eléctrica | (20 ° C) (amorfo) 2 × 10 15 Ω · m | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Conductividad térmica | (Amorfo) 0,205 W · m -1 · K -1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Módulo de volumen | 7,7 GPa | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Dureza de Mohs | 2.0 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Número de registro del CAS | 7704-34-9 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| La mayoría de los isótopos estables | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Artículo principal: Los isótopos de azufre | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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El azufre o azufre ( Inglés británico; ver ortografía abajo ) es un elemento químico con el símbolo S y número atómico 16. Es un abundante, multivalente no metal. Bajo condiciones normales, los átomos de azufre forman moléculas octatomic cíclicos con fórmula química S 8. El azufre elemental es un color amarillo brillante cristalina sólida cuando a temperatura ambiente. Químicamente, el azufre puede reaccionar ya sea como una oxidante o agente reductor. Se oxida la mayoría de los metales y varios no metales, incluyendo el carbono, lo que conduce a su carga negativa en la mayoría compuestos orgánicos de azufre, pero reduce varios oxidantes fuertes, tales como el oxígeno y flúor .
El azufre se produce de forma natural como el elemento puro (azufre nativo) y como sulfuro y minerales de sulfato. Cristales de azufre elemental son comúnmente buscados por los coleccionistas de minerales por sus distintos, de colores brillantes poliedro formas. Siendo abundante en forma nativa, el azufre era conocido en la antigüedad, menciona por sus usos en la antigua Grecia , de China y Egipto . Los vapores de azufre quema fueron utilizados como fumigantes, y se utilizaron mezclas de medicamentos que contienen azufre como bálsamos y antiparasitarios. El azufre se hace referencia en la Biblia como el azufre (piedra quemadura) en Inglés , con este nombre todavía se utiliza en varios tomos no científicas. Fue necesario hacer la mejor calidad de la pólvora negro . En 1777, Antoine Lavoisier ayudó a convencer a la comunidad científica que el azufre es un elemento básico, en lugar de un compuesto.
El azufre elemental, una vez se extrajo de minas de sal, donde a veces se produce en forma casi pura, pero este método ha sido obsoleto desde finales del siglo 20. Hoy en día, casi todo el azufre elemental se produce como un subproducto de la eliminación de contaminantes que contienen azufre a partir de gas natural y petróleo . Usos comerciales del elemento son principalmente en fertilizantes , debido a la relativamente alta exigencia de plantas para ello, y en la fabricación de ácido sulfúrico , un producto químico industrial primaria. Otros usos conocidos para el elemento están en partidos, insecticidas y fungicidas. Muchos compuestos de azufre son odorífera, y el olor a gas odorizado natural, aroma skunk, pomelo, y el ajo se debe a compuestos de azufre. El sulfuro de hidrógeno producido por organismos vivos imparte el olor característico a huevos podridos y otros procesos biológicos.
El azufre es un elemento esencial para toda la vida, y es ampliamente utilizado en los procesos bioquímicos. En las reacciones metabólicas, compuestos de azufre sirven de ambos combustibles y materiales respiratorias (oxígeno alternativos) para los organismos simples. El azufre en forma orgánica está presente en las vitaminas biotina y tiamina , siendo este último el nombre de la palabra griega para el azufre. El azufre es una parte importante de muchas enzimas y en las moléculas antioxidantes como glutatión y tiorredoxina. De azufre unido orgánicamente es un componente de todas las proteínas, como los aminoácidos cisteína y metionina. Los enlaces disulfuro son en gran parte responsables de la resistencia mecánica y la insolubilidad de la proteína queratina, encuentra en la piel exterior, pelo, plumas y, y el elemento contribuye a su olor acre cuando se quema.
Características
Propiedades físicas
Formas de azufre moléculas poliatómicas con diferentes fórmulas químicas, con ser el alótropo más conocido octasulfur, ciclo-S 8. Octasulfur es un suave, sólido amarillo brillante con sólo un ligero olor, similar a la de partidos. Se funde a 115,21 ° C, hierve a 444,6 ° C y se sublima fácilmente. A 95,2 ° C, por debajo de su temperatura de fusión, los cambios de ciclo-octasulfur de α-octasulfur a la β- polimorfo. La estructura del anillo de S 8 es prácticamente sin cambios por este cambio de fase, que afecta a las interacciones intermoleculares. Entre su temperaturas de fusión y de ebullición, octasulfur cambia su forma alotrópica de nuevo, volviéndose de β-octasulfur a γ-azufre, de nuevo acompañada por una densidad más baja, pero aumentó viscosidad debido a la formación de polímeros. A temperaturas aún más altas, sin embargo, la viscosidad disminuye a medida que se produce la despolimerización. Azufre fundido toma un color rojo oscuro por encima de 200 ° C. La densidad de azufre es de aproximadamente 2 g · cm -3, dependiendo de la forma alotrópica; todos sus alótropos estables son excelentes aislantes eléctricos.
Propiedades químicas
El azufre se quema con una llama azul concomitante con la formación de dióxido de azufre, que destaca por su peculiar olor sofocante. El azufre es insoluble en agua pero soluble en disulfuro de carbono y, en menor medida, en otros disolventes orgánicos no polares, tales como benceno y tolueno . La primera y la segunda energía de ionización de azufre son 999,6 y 2.252 kJ · mol -1, respectivamente. A pesar de estas cifras, S 2+ es raro, S 4, 6+ siendo más común. El cuarto y el sexto energías de ionización son 4556 y 8495,8 kJ · mol -1, la magnitud de las cifras producidas por la transferencia de electrones entre orbitales; estos estados sólo son estables con oxidantes fuertes como el flúor , oxígeno y cloro .
Alótropos
Formas de azufre de más de 30 sólidos alótropos , más que cualquier otro elemento. Además de S 8, se conocen varios otros anillos. Extracción de un átomo de la corona da S 7, que es más amarillo profundamente que S 8. El análisis por HPLC de "azufre elemental", revela una mezcla en equilibrio de principalmente S 8, pero con S 7 y pequeñas cantidades de S 6. Anillos más grandes han sido preparados, incluyendo S 12 y S 18.
Amorfo o azufre "plástico" se produce por enfriamiento rápido de ejemplo azufre para fundido, vertiéndola en agua fría. Estudios de cristalografía de rayos X muestran que la forma amorfa puede tener una estructura helicoidal con ocho átomos por turno. Las moléculas poliméricas largo en espiral hacen que la sustancia pardusca elástico, y en bulto esta forma tiene la sensación de caucho crudo. Este formulario es metaestable a temperatura ambiente y gradualmente revierte a cristalino alótropo molecular, que ya no es elástica. Este proceso ocurre en cuestión de horas a días, pero puede ser catalizada rápidamente.
Isótopos
El azufre tiene 25 conocidos isótopos , cuatro de los cuales son estables: 32 S (95,02%), 33 S (0,75%), 34 S (4,21%), y 36 S (0,02%). Aparte de 35 S, con una vida media de 87 días y formado en espalación de rayos cósmicos de 40 Ar , la isótopos radiactivos de azufre tienen vidas medias de menos de 170 minutos.
Cuando minerales de sulfuro se precipitan, equilibración isotópica entre los sólidos y el líquido puede causar pequeñas diferencias en los valores de? S-34 de la co-genética minerales. Las diferencias entre los minerales se pueden utilizar para estimar la temperatura de equilibrio. El δ C -13 y Delta S-34 de coexistencia minerales de carbonato y sulfuros pueden ser utilizados para determinar la pH y oxígeno fugacidad del fluido de soporte de mineral durante la formación de mineral.
En la mayoría de los bosques los ecosistemas, el sulfato se deriva principalmente de la atmósfera; el desgaste de minerales de mineral y evaporitas contribuyen algo de azufre. De azufre con una composición isotópica distintivo ha sido utilizado para identificar las fuentes de contaminación, y azufre enriquecido se ha añadido como un trazador en hidrológicos estudios. Las diferencias en el abundancias naturales pueden ser utilizados en los sistemas donde hay suficiente variación en los 34 S de los componentes del ecosistema. de las Montañas Rocosas se han encontrado lagos se cree que están dominados por las fuentes atmosféricas de sulfato de tener diferentes δ 34 S valores de los lagos que se cree están dominados por las cuencas hidrográficas fuentes de sulfato.
Presencia natural
32 S se crea dentro de las estrellas masivas, a una profundidad donde la temperatura supera los 2,5 × 10 9 K, por el fusión de un núcleo de silicio además de un núcleo de helio. Como esto es parte de la proceso alfa que produce elementos en abundancia, el azufre es el elemento más común décimo en el universo.
El azufre, por lo general como sulfuro, está presente en muchos tipos de meteoritos. Condritas ordinarias contienen en promedio 2,1% de azufre, y condritas carbonáceas pueden contener tanto como 6,6%. Es normalmente presente como troilite (FeS), pero hay excepciones, con chondrites carbonosos que contienen azufre libre, sulfatos y otros compuestos de azufre. Los colores distintivos de Júpiter 's volcánica luna Io se atribuyen a diversas formas de azufre fundido, sólido y gaseoso.
En la Tierra, el azufre elemental se puede encontrar cerca aguas termales y volcánicas regiones en muchas partes del mundo, especialmente a lo largo del Anillo de Fuego del Pacífico; tales depósitos volcánicos se extraen actualmente en Indonesia , Chile y Japón. Tales depósitos son policristalino, con el más grande documentada de cristal único de medición de 22 × 16 × 11 cm. Históricamente, Sicilia era una gran fuente de azufre en la Revolución Industrial .
Importantes yacimientos de azufre elemental, que se cree que han sido (y siguen siendo) sintetizado por bacterias anaerobias en minerales de sulfato como yeso , existen en sal cúpulas a lo largo de la costa del Golfo de México , y en evaporitas en el este de Europa y Asia occidental. Azufre nativo puede ser producida por procesos geológicos solos. Depósitos de azufre a base de fósiles de domos de sal han sido hasta hace poco la base para la producción comercial en el Estados Unidos , Rusia , Turkmenistán y Ucrania . Actualmente, la producción comercial está siendo llevada a cabo en la mina Osiek en Polonia . Estas fuentes son ahora de importancia secundaria, y la mayoría ya no son trabajadas.
Compuestos de azufre de origen natural comunes incluyen los minerales de sulfuro , tales como la pirita (sulfuro de hierro), cinabrio (sulfuro de mercurio), galena (sulfuro de plomo), esfalerita (sulfuro de zinc) y estibina (sulfuro de antimonio); y los sulfatos, tales como yeso (sulfato de calcio), alunita (sulfato de aluminio y potasio), y barita (sulfato de bario). En la Tierra, al igual que en la luna de Júpiter Io, el azufre elemental se produce de forma natural en las emisiones volcánicas, incluyendo las emisiones de respiraderos hidrotermales.
Producción
El azufre se puede encontrar por sí mismo y por lo general históricamente se obtuvo de esta manera, mientras que la pirita ha sido una fuente de azufre a través de ácido sulfúrico. En las regiones volcánicas en Sicilia, en la antigüedad, se encuentra en la superficie de la Tierra, y se utilizó el "proceso de Sicilia": depósitos de azufre se apilaron y se apilan en los hornos de ladrillo construidas en laderas inclinadas, con espacios aéreos entre ellos. A continuación, algunos de azufre se pulverizó, extiende sobre el mineral apilado y se enciende, causando que el azufre libre para fundir las colinas. Finalmente, los depósitos transmitidas superficie jugaron a cabo, y los mineros excavaron venas que en última instancia, salpicaban el paisaje siciliano con minas laberínticos. La minería fue mecanizada y mano de obra intensiva, con pickmen liberar el mineral de la roca, y la mía-boys o Carusi llevando cestas de mineral a la superficie, a menudo a través de una milla o más de los túneles. Una vez que el mineral era en la superficie, se redujo y se extrajo en la fundición de los hornos. Las condiciones en las minas de azufre de Sicilia fueron horribles, lo que provocó Booker T. Washington para escribir "No estoy preparado ahora para decir hasta qué punto yo creo en un infierno físico en el otro mundo, pero una mina de azufre en Sicilia se trata de lo más parecido al infierno que espero ver en esta vida . ". La difícil situación de la Carusi es un tema secundario en la novela histórica La Virgen de la Rueda, por Angelo F. Coniglio.
La producción de azufre de hoy es como un producto secundario de otros procesos industriales tales como la refinación de petróleo; en estos procesos, azufre a menudo se produce como compuestos no deseados o perjudiciales que se extraen y se convierte en azufre elemental. Como un mineral, se piensa azufre nativo bajo domos de sal para ser un recurso mineral fósil, producido por la acción de bacterias antiguas sobre los depósitos de sulfato. Fue retirado de dichas minas de sal de cúpula sobre todo por parte de la Proceso Frasch. En este método, agua sobrecalentada se bombea a un depósito de azufre nativo para fundir el azufre, y el aire comprimido a continuación, devuelve el producto fundido puro 99,5% a la superficie. Durante todo el siglo 20a este procedimiento produce azufre elemental que no requería purificación adicional. Sin embargo, debido a un número limitado de tales depósitos de azufre y el alto costo de ellos de trabajo, este proceso para la minería de azufre no se ha empleado de una manera importante en cualquier lugar en el mundo desde 2002.
Hoy en día, el azufre se produce a partir de petróleo, gas natural , y los recursos fósiles relacionados, de la que se obtiene principalmente como sulfuro de hidrógeno. Compuestos orgánicos de azufre, impurezas indeseables en el petróleo, pueden ser actualizados al someterlos a hidrodesulfuración, que escinde los enlaces C-S:
- RSR + 2 H 2 → 2 RH + H 2 S
El sulfuro de hidrógeno resultante de este proceso, y también como se produce en el gas natural, se convierte en azufre elemental por la Proceso Claus. Este proceso implica la oxidación de algunas sulfuro de hidrógeno a dióxido de azufre y luego el Conmutación de los dos:
- 3 O 2 + 2 H 2 S → 2 SO 2 + 2 H 2 O
- SO 2 + 2 H 2 S → S 3 + 2 H 2 O
Debido al alto contenido de azufre de la Athabasca Oil Sands, ahora existen reservas de azufre elemental a partir de este proceso a lo largo Alberta, Canadá. Otra manera de almacenar el azufre es como una aglutinante para el hormigón, el producto resultante que tiene muchas propiedades deseables.
La producción mundial de azufre en 2011 ascendió a 69 millones de toneladas (Mt), con más de 15 países que aportan más de 1 Mt cada uno. Los países que producen más de 5 millones de toneladas son China (9,6), Estados Unidos (8,8), Canadá (7,1) y Rusia (7,1). Mientras que la producción ha estado aumentando lentamente desde 1900 hasta 2010, el precio era mucho menos estable, sobre todo en la década de 1980 y alrededor de 2010.
Compuestos
Comunes estados de oxidación de azufre gama -2-6. El azufre forma compuestos estables con todos los elementos excepto los gases nobles .
Sulfuros
Tratamiento de azufre con hidrógeno da sulfuro de hidrógeno. Cuando se disuelve en agua, sulfuro de hidrógeno es ligeramente ácido:
- H 2 S
HS - + H +
El hidrógeno gas de sulfuro y el anión hidrosulfuro son extremadamente tóxicos para los mamíferos, debido a su inhibición de la capacidad de transporte de oxígeno de la hemoglobina y cierta citocromos en una manera análoga a cianuro y azida (véase más adelante, bajo precauciones).
Reducción de azufre elemental da polisulfuros, que consisten en cadenas de átomos de azufre terminados con S - centros:
- 2 Na + S 8 → Na 2 S 8
Esta reacción destaca sin duda la característica más distintiva única de azufre: su capacidad para catenate (unirse a sí mismo por la formación de cadenas). La protonación de estos aniones de polisulfuro da los polisulfanos, H 2 S x, donde x = 2, 3, y 4. En última instancia la reducción de azufre da sales de sulfuro:
- 16 Na + S 8 → 8 Na 2 S
La interconversión de estas especies se explota en el batería de sodio-azufre. La radical anión S 3 - da el color azul del mineral lapislázuli.
Con oxidantes muy fuertes, S 8 se puede oxidar, por ejemplo, para dar bicíclico S 8 2+.
Óxidos y oxianiones
Los principales óxidos de azufre se obtienen quemando azufre:
- S + O2 → SO2
- 2 SO 2 + O 2 → 2 SO 3
Otros óxidos son conocidos, por ejemplo, monóxido de azufre y disulfuro mono- y dióxidos, pero son inestables.
Los óxidos de azufre forman numerosos oxoaniones con la fórmula SO n 2-. El dióxido de azufre y sulfitos (SO 2-
3) están relacionados con el ácido sulfuroso inestable (H 2 SO 3). El trióxido de azufre y sulfatos (SO 2-
4) están relacionados con el ácido sulfúrico . El ácido sulfúrico y SO 3 se combinan para dar oleum, una solución de ácido pirosulfúrico (H 2 S 2 O 7) en ácido sulfúrico.
Ácido peroxodisulfúrico
Los peróxidos transformar el azufre en inestable, como S 8 O, un sulfóxido. Ácido peroxosulfúrico (H 2 SO 5) y ácidos peroxidisulfúrico (H 2 S 2 O 8), elaborados a partir de la acción de SO3 en concentrado H 2 O 2 y H 2 SO 4 concentrado en H 2 O 2, respectivamente.
4
Sales de tiosulfato (S 2 O 2-
3), que se refiere a veces como "hyposulfites", utilizado en la fijación fotográfica (HYPO) y como agentes reductores, cuentan con azufre en dos estados de oxidación. Ditionito de sodio, (S 2 O 2-
4), contiene el anión ditionito más altamente reductor. Ditionato de sodio (Na 2 S 2 O 6) es el primer miembro de la ácidos polythionic (H 2 S n S 6), donde n puede variar de 3 a muchos.
Halogenuros y oxihalogenuros
Los dos principales fluoruros de azufre son hexafluoruro de azufre, un gas denso utilizado como carburante no reactivo y no tóxico, y tetrafluoruro de azufre, un reactivo orgánico raramente utilizado que es altamente tóxico. Sus análogos clorados son dicloruro de azufre y monocloruro de azufre. Cloruro de sulfurilo y ácido chlorosulfuric son derivados del ácido sulfúrico; cloruro de tionilo (SOCl 2) es un reactivo común en síntesis orgánica.
Pníctidos
Un compuesto importante S-N es la jaula tetranitruro tetrasulfur (S 4 N 4). Calefacción este compuesto da nitruro de azufre polimérico ((SN) x), que tiene propiedades metálicas a pesar de que no contiene metales átomos. Tiocianatos contienen el SCN - grupo. La oxidación de tiocianato da tiocianógeno, (SCN) 2 con la conectividad NCS-SCN. Sulfuros de fósforo son numerosos, siendo la más importante comercialmente el jaulas P 4 S 10 y P 4 S 3.
Sulfuros metálicos
Los principales minerales de cobre, zinc, níquel, cobalto, molibdeno, y otros metales son sulfuros. Estos materiales tienden a ser de color oscuro semiconductores que no son atacados fácilmente por el agua o incluso muchos ácidos. Se forman, tanto geoquímicamente y en el laboratorio, mediante la reacción de sulfuro de hidrógeno con sales de metales. El mineral galena (PbS) fue el primero de semiconductores demostrado y encontró un uso como una señal de rectificador en el bigotes de gato de principios radios de cristal. El sulfuro de hierro llamado pirita , el llamado "oro de los tontos", tiene la fórmula FeS 2. La mejora de estos minerales, generalmente por asar, es costosa y peligrosa para el medio. El azufre corroe muchos metales mediante el proceso llamado las manchas.
Compuestos orgánicos
- Compuestos orgánicos de azufre ilustrativos
La alicina, el ingrediente activo en el ajo
R- cisteína, un aminoácido que contiene un grupo tiol
Metionina, un aminoácido que contiene un tioéter
Disulfuro de difenilo, disulfuro de un representante
Ácido perfluorooctanosulfónico, un agente tensioactivo controversial
Dibenzotiofeno, un componente del aceite crudo
Penicilina
Algunas de las principales clases de compuestos orgánicos que contienen azufre incluyen los siguientes:
- Los tioles o mercaptanos (ya que son meros urers capt Cury como quelantes) son los análogos de azufre de alcoholes ; tratamiento de tioles con la base da iones tiolato.
- Tioéteres son los análogos de azufre de éteres .
- Iones de sulfonio tienen tres grupos unidos a un centro de azufre catiónico. Dimethylsulfoniopropionate (DMSP) es uno de tales compuestos, importante en la orgánica marina ciclo del azufre.
- Sulfóxidos y sulfonas son tioéteres con uno y dos átomos de oxígeno unidos al átomo de azufre, respectivamente. El sulfóxido simple, sulfóxido de dimetilo, es un disolvente común; una sulfona común es sulfolano.
- Los ácidos sulfónicos se utilizan en muchos detergentes.
Los compuestos con enlaces carbono-azufre son poco comunes con la notable excepción de disulfuro de carbono, un líquido incoloro volátil que es estructuralmente similar a dióxido de carbono. Se utiliza como un reactivo para hacer el polímero rayón y muchos compuestos orgánicos de azufre. A diferencia de monóxido de carbono , monosulfuro de carbono sólo es estable como un gas diluido, como en el medio interestelar.
Compuestos orgánicos de azufre son los responsables de los algunos de los olores desagradables de la materia orgánica en descomposición. Se utilizan en la odoration de gas natural y hacen que el olor del ajo y de pulverización mofeta. No todos los compuestos orgánicos de azufre olor desagradable en todas las concentraciones: el azufre que contiene monoterpenoide mercaptano pomelo en pequeñas concentraciones es responsable de el olor característico de pomelo, pero tiene un olor tiol genérico en concentraciones más grandes. La mostaza de azufre, un potente vesicante, fue usado en la Primera Guerra Mundial como un agente incapacitante.
Enlaces azufre-azufre son un componente estructural para endurecer el caucho, de una manera similar a la función biológica de los puentes disulfuro para rigidizar proteínas (ver biológica abajo). En el tipo más común de industrial "curado" o endurecimiento y fortalecimiento de los recursos naturales de caucho , azufre elemental se calienta con la goma hasta el punto de que las reacciones químicas se forman puentes disulfuro entre unidades de isopreno del polímero. Este proceso, patentado en 1843, permitió que el caucho se convierta en un importante producto industrial, especialmente los neumáticos de automóviles. Debido al calor y azufre, el proceso fue nombrado vulcanización, en honor al dios romano de la forja y el vulcanismo.
Historia
Antigüedad
Estar disponible en abundancia en forma nativa, azufre ( América azufre) era conocido en la antigüedad y se conoce en la Torá ( Génesis). Traducciones al inglés de la Biblia comúnmente conocida con fuego y azufre como "azufre", dando lugar al nombre de ' fuego y azufre " sermones, en el que los oyentes se les recuerda el destino de condenación eterna que esperan los incrédulos e impenitente. Es a partir de esta parte de la Biblia que El infierno está implícito en "olor a azufre" (probablemente debido a su asociación con la actividad volcánica). De acuerdo con la Papiro de Ebers, se utilizó un ungüento de azufre en el antiguo Egipto para tratar los párpados granulares. El azufre se utiliza para la fumigación en preclásico Grecia ; esto se menciona en la Odisea . Plinio el Viejo habla de azufre en el libro 35 de su Historia Natural, y dijo que su fuente más conocida es la isla de Melos. Él menciona su uso para la fumigación, la medicina, y el paño de blanqueo.
Una forma natural de azufre conocido como shiliuhuang era conocido en China desde el siglo sexto antes de Cristo y encontrar en Hanzhong. En el siglo tercero, los chinos descubrieron que el azufre podría extraerse de la pirita . Chinos taoístas estaban interesados en la inflamabilidad de azufre y su reactividad con ciertos metales, sin embargo, se encontraron sus primeros usos prácticos en Medicina tradicional china. Una dinastía Song del tratado militar de 1044 AD describe diferentes fórmulas para el chino polvo negro , que es una mezcla de nitrato de potasio (KNO 3), carbón de leña, y azufre.
Los primeros alquimistas daban azufre propia símbolo alquímico, un triángulo en la parte superior de una cruz. En el tratamiento tradicional de la piel antes de la era moderna de la medicina científica, se usa azufre elemental, principalmente en cremas, para aliviar condiciones tales como sarna, tiña, psoriasis, eczema , y acné . El mecanismo de acción es desconocido, aunque azufre elemental no se oxida lentamente a ácido sulfuroso, que a su vez (a través de la acción de sulfito) actúa como un agente de reducción suave y antibacteriano.
Tiempos modernos
En 1777, Antoine Lavoisier ayudó a convencer a la comunidad científica que el azufre es un elemento, no un compuesto. Con el azufre de Sicilia siendo controlada principalmente por el mercado francés, se produjo un debate acerca de la cantidad de azufre Francia y Gran Bretaña tienen. Esto llevó a un enfrentamiento sangriento entre las dos partes en 1840. En 1867, el azufre fue descubierto en depósitos subterráneos en Luisiana y Texas. El gran éxito Proceso Frasch fue desarrollado para extraer este recurso.
En el siglo 18, fabricantes de muebles utilizan azufre fundido para producir decorativo inserciones decorativas en su oficio. Debido a la dióxido de azufre producido durante el proceso de fusión de azufre, el arte de incrustaciones de azufre fue pronto abandonado. Azufre fundido a veces todavía se utiliza para ajustar los pernos de acero en los agujeros perforados de concreto donde se desea alta resistencia al choque de puntos de fijación de equipos montados en el suelo. Azufre en polvo puro se utiliza como un tónico medicinal y laxante. Con el advenimiento de la proceso de contacto, la mayoría de azufre hoy en día se utiliza para hacer ácido sulfúrico para una amplia gama de usos, particularmente fertilizantes.
Ortografía y etimología
El azufre viene a través del francés antiguo de azufre América, que a su vez está al parecer formó en una raíz que significa "quemar". El elemento se escribía tradicionalmente azufre en el Reino Unido (desde el siglo 14), la mayor parte de la Commonwealth incluyendo Australia , India , Malasia , Sudáfrica , y Hong Kong , junto con el resto de la Caribe y España . El azufre se usa en los Estados Unidos, mientras que las dos grafías se utilizan en Canadá y Filipinas .
Sin embargo, el IUPAC adoptó el azufre ortografía en 1990, al igual que el Real Sociedad de Comité de Nomenclatura de Química en 1992. La Cualificaciones y Curriculum Autoridad para Inglaterra y Gales recomienda su uso en 2000, y ahora aparece en los exámenes GCSE. Los Diccionarios Oxford en cuenta que "En la química ... la ortografía -f- es ahora la forma estándar en todas las palabras relacionadas en el campo, tanto en contextos británicos y estadounidenses."
En América, la palabra se diversamente Sulpur, azufre y azufre (el Diccionario Oxford América enumera la ortografía en este orden) escrito. Es un nombre original en latín y no un griego clásico préstamo, por lo que la variante ph no denota la letra griega φ (phi). El azufre en griego es thion (θείον), de donde viene el prefijo tio. La simplificación de los de la palabra latina p o ph a una f parece haber tenido lugar hacia el final de la época clásica.
Aplicaciones
Ácido sulfúrico
El azufre elemental se utiliza principalmente como un precursor de otros productos químicos. Aproximadamente el 85% (1989) se convierte en ácido sulfúrico ( H 2 SO 4):
- 2 S + 3 O 2 + 2 H 2 O → 2 H 2 SO 4
Con ser ácido sulfúrico de vital importancia para la las economías del mundo, su producción y su consumo es un indicador del desarrollo industrial de una nación. Por ejemplo, con 32,5 millones de toneladas en 2010, los Estados Unidos produce más ácido sulfúrico cada año que cualquier otro producto químico industrial inorgánica. El uso principal para el ácido es la extracción de minerales de fosfato para la producción de la fabricación de fertilizantes. Otras aplicaciones de ácido sulfúrico incluyen la refinación de petróleo, procesamiento de aguas residuales y la extracción de minerales.
Otros productos químicos de azufre a gran escala
El azufre reacciona directamente con el metano para dar disulfuro de carbono, que se utiliza para la fabricación de celofán y rayón. Uno de los usos directos de azufre está en vulcanización del caucho, donde polisulfuros reticular polímeros orgánicos. Los sulfitos son muy utilizadas para lejía papel y como conservantes en secado de frutas . Muchos y tensioactivos detergentes, por ejemplo, lauril sulfato de sodio, se producen son derivados de sulfato. El sulfato de calcio, yeso, (CaSO 4 · 2H 2 O) se extrae en la escala de 100 millones de toneladas cada año para su uso en Cemento y fertilizantes Portland.
Cuando a base de plata fotografía fue generalizada, sodio y amonio tiosulfato fueron ampliamente utilizados como "agentes de fijación." El azufre es un componente de la pólvora .
Fertilizante
El azufre se utiliza cada vez más como un componente de fertilizantes . La forma más importante de azufre para el fertilizante es el mineral sulfato de calcio. El azufre elemental es hidrófobo (es decir, que no es soluble en agua) y, por lo tanto, no puede ser utilizado directamente por las plantas. Con el tiempo, las bacterias del suelo pueden convertir a derivados solubles, que luego pueden ser utilizados por las plantas. El azufre mejora la eficiencia en el uso de otros nutrientes esenciales para las plantas, particularmente nitrógeno y fósforo. Partículas de azufre producidos biológicamente son naturalmente hidrófila debido a un recubrimiento biopolímero. Este azufre está, por lo tanto, más fácil de dispersar sobre la tierra (a través de la pulverización como una suspensión diluida), y resulta en una liberación más rápida.
Requerimientos de las plantas de azufre son iguales o superiores a las de fósforo. Es uno de los principales nutrientes esenciales para el crecimiento de las plantas, la formación de nódulos de la raíz de las leguminosas y plantas mecanismos de protección. La deficiencia de azufre se ha generalizado en muchos países de Europa. Debido a que las entradas atmosféricas de azufre continúan disminuyendo, el déficit en la entrada de azufre / salida es probable que aumente, a menos que se utilizan fertilizantes de azufre.
Química fina
Compuestos orgánicos de azufre se utilizan en productos farmacéuticos, colorantes, y agroquímicos. Muchos medicamentos contienen azufre, ejemplos tempranos de ser antibacteriano sulfonamidas, conocido como las sulfamidas. El azufre es una parte de muchas moléculas de defensa bacterianas. Más antibióticos β-lactámicos, incluyendo el penicilinas, cefalosporinas y monolactams contienen azufre.
El sulfato de magnesio, conocido como sales de Epsom cuando está en forma cristalina hidratada, se puede utilizar como una laxante, un aditivo para el baño, un exfoliante, magnesio suplemento para las plantas, o (cuando está en forma deshidratada) como desecante.
Fungicidas y plaguicidas
El azufre elemental es uno de los fungicidas y pesticidas más antiguos. "Quitar el polvo de azufre," azufre elemental en forma de polvo, es un fungicida común para la uva, fresa, muchas verduras y otros cultivos. Tiene una buena eficacia contra una amplia gama de las enfermedades de moho, así como punto negro. En la producción orgánica, el azufre es el fungicida más importante. Es el único fungicida usado en forma orgánica la producción de manzanas de cultivo contra la principal enfermedad sarna del manzano en condiciones más frías. Biosulfur (azufre elemental producido biológicamente con características hidrofílicas) se puede utilizar también para estas aplicaciones.
Standard-formulación polvo de azufre se aplica a los cultivos con un plumero de azufre o de un plano polvo. Azufre mojable es el nombre comercial para quitar el polvo de azufre formulado con ingredientes adicionales para hacer que el agua miscible. Tiene aplicaciones similares y se utiliza como una fungicida contra moho y otros problemas relacionados con el moho con plantas y el suelo.
Polvo de azufre elemental se utiliza como " orgánica "(es decir," verde ") insecticida (en realidad una acaricida) contra garrapatas y ácaros. Un método común de uso es al polvo ropa o extremidades con polvo de azufre.
Las soluciones diluidas de sulfuro de cal (hecho por combinding hidróxido de calcio con el azufre elemental en agua), se utiliza como salsa para mascotas para destruir tiña (hongos), sarna y otra dermatosis y parásitos. Velas de azufre consisten en azufre casi pura en bloques o gránulos que se quemó a fumigar estructuras. Ya no se utiliza en el hogar debido a la toxicidad de los productos de la combustión.
Bactericida en la preservación de la elaboración del vino y la comida
Pequeñas cantidades de Además gas de dióxido de azufre (o equivalente Además metabisulfito de potasio) al vino fermentado para producir trazas de ácido sulfuroso (SO 2 producido cuando reacciona con el agua) y su sales de sulfito en la mezcla, que se ha llamado "la herramienta más poderosa en la elaboración del vino." Después de la etapa de levadura-fermentación en vinificación, sulfitos absorben oxígeno e inhiben el crecimiento de bacterias aeróbicas que de otro modo convertir el etanol en ácido acético, agriar el vino. Sin este paso conservante, por lo general se requiere de refrigeración indefinida del producto antes de su consumo. Métodos similares se remontan a la antigüedad, pero menciona moderno histórico de la práctica ir al siglo XV. La práctica es utilizada por grandes productores de vino industrial y pequeños productores de vino ecológico por igual.
El dióxido de azufre y sulfitos distintas se han utilizado por sus propiedades conservantes antibacterianos antioxidantes en muchas otras partes de la industria de los alimentos también. La práctica ha disminuido desde los informes de una reacción de tipo alérgico de algunas personas a sulfitos en los alimentos.
Papel biológico
Proteínas y orgánicos cofactores
El azufre es un componente esencial de todos los que viven las células . Es el elemento más abundante séptimo u octavo en el cuerpo humano en peso, siendo casi tan común como el potasio , y un poco más común que la de sodio o cloro. Un 70 kg cuerpo humano contiene alrededor de 140 gramos de azufre.
En las plantas y los animales , la aminoácidos cisteína y metionina contiene la mayor parte del azufre. El elemento es, pues, presente en todos los polipéptidos, proteínas y enzimas que contienen estos aminoácidos. En los seres humanos, la metionina es un aminoácido esencial que debe ser ingerida. Sin embargo, a excepción de las vitaminas biotina y tiamina , cisteína y todos los compuestos que contienen azufre en el cuerpo humano puede sintetizar a partir de metionina.
Los enlaces disulfuro (enlaces SS) formados entre residuos de cisteína en cadenas peptídicas son muy importantes en el montaje y la estructura de la proteína. Estos enlaces covalentes entre las cadenas de péptidos confieren dureza y rigidez extra. Por ejemplo, la alta resistencia de las plumas y el pelo es en parte debido a su alto contenido de enlaces SS y su alto contenido de cisteína y azufre. Los huevos son ricos en azufre debido a que grandes cantidades del elemento son necesarias para la formación de pluma, y el olor característico de huevos podridos es debido a sulfuro de hidrógeno. El alto contenido de enlaces disulfuro del cabello y plumas contribuye a su indigestibilidad y a su característico olor desagradable cuando se queman.
La homocisteína y taurina son otros ácidos que contienen azufre que son similares en estructura, pero no codificado por el ADN , y no son parte de la estructura primaria de las proteínas. Muchas enzimas celulares importantes utilizan grupos prostéticos que terminan con restos -SH para manejar las reacciones que implican sustancias bioquímicas que contiene acilo-: dos ejemplos comunes de metabolismo básico son coenzima A y el ácido alfa lipoico. Dos de las 13 vitaminas clásicos, biotina y tiamina contienen azufre, con este último llamado así por su contenido de azufre. El azufre juega un papel importante, como portador de la reducción de hidrógeno y sus electrones, para la reparación celular de la oxidación. Reducido glutatión, un tripéptido que contiene azufre, es un agente reductor a través de su sulfhidrilo (-SH) resto derivado de la cisteína. La tiorredoxinas, una clase de pequeña proteína esencial para toda la vida conocida, utilizando pares vecinos de cisteínas reducidas a actuar proteína como agentes reductores en general, a efecto similar.
Metanogénesis, la ruta a la mayoría de metano del mundo, es una transformación bioquímica de varios pasos de dióxido de carbono . Esta conversión requiere varios cofactores orgánicos de azufre. Éstos incluyen coenzima H, CH 3 SCH 2 CH 2 SO 3 - , el precursor inmediato de metano .
Metalloproteins y cofactores inorgánicos
Inorgánicos de azufre forma parte de las agrupaciones de hierro-azufre, así como muchas proteínas de cobre, níquel y hierro. Más penetrantes son los ferrodoxins, que sirven como lanzaderas de electrones en las células. En las bacterias, las importantes enzimas nitrogenasa contiene un clúster de Fe-Mo-S, es un catalizador que realiza la función importante de la fijación de nitrógeno , la conversión de nitrógeno atmosférico en amoníaco que puede ser utilizado por microorganismos y plantas para producir proteínas, ADN, ARN, alcaloides , y los otros compuestos de nitrógeno orgánico necesarias para la vida.
Metabolismo del azufre y el ciclo del azufre
El ciclo de azufre fue el primero de los ciclos biogeoquímicos de ser descubierto. En la década de 1880, mientras estudiaba Beggiatoa (una bacteria que vive en un ambiente rico en azufre), Sergei Winogradsky encontró que oxida el sulfuro de hidrógeno (H 2 S) como fuente de energía, la formación de gotitas de azufre intracelulares. Winogradsky refirió a esta forma de metabolismo como inorgoxidation (oxidación de compuestos inorgánicos). Continuó estudiando junto con Selman Waksman hasta la década de 1950.
El azufre puede servir como fuente de energía (Food Chemical) para bacterias que utilizan sulfuro de hidrógeno (H 2 S) en el lugar de agua como el electrón donante en una primitiva fotosíntesis proceso -como en el que el oxígeno es el receptor de electrones. Los fotosintéticos chlorobi y bacterias púrpuras de azufre y algunos quimiolitotrofos utilizan el oxígeno elemental para llevar a cabo dicha oxidación de sulfuro de hidrógeno para producir azufre elemental (S 0 ), estado de oxidación = 0. bacterias primitivas que viven alrededor profundo océano respiraderos volcánicos oxidar el sulfuro de hidrógeno en este forma con el oxígeno; ver gusano tubo gigante para un ejemplo de grandes organismos que utilizan sulfuro de hidrógeno (a través de las bacterias) como alimento a ser oxidado.
El llamado bacterias reductoras de sulfato, por el contrario, "respirar sulfato" en lugar de oxígeno. Ellos usan azufre como el aceptor de electrones, y reducen diversos compuestos oxidados de azufre de nuevo en sulfuro, a menudo en sulfuro de hidrógeno. Pueden crecer en un número de otros compuestos de azufre parcialmente oxidados (por ejemplo, tiosulfatos, thionates, polisulfuros, sulfitos). El sulfuro de hidrógeno producido por estas bacterias es responsable de algunos de que el olor de los gases intestinales ( flato) y productos de descomposición.
El azufre es absorbido por las plantas a través de las raíces del suelo como el sulfato y se transporta como un éster de fosfato. Sulfato se reduce a sulfuro a través de sulfito antes de que se incorpora en cisteína y otros compuestos orgánicos de azufre.
- SO4 2-SO →3 2-→ H2S → cisteína → metionina
Precauciones
El azufre elemental no es tóxico, como generalmente son los solubles de sulfato de sales, tales como sales de Epsom. Sales de sulfato solubles se absorben mal y laxante. Sin embargo, cuando se inyecta por vía parenteral, se filtra libremente por los riñones y se eliminan con muy poca toxicidad en cantidades multi-gramo.
Cuando se quema el azufre en el aire, produce dioxido de azufre. En el agua, este gas produce ácido sulfuroso y sulfitos, que son antioxidantes que inhiben el crecimiento de bacterias aerobias y permiten su uso como aditivo alimentario en pequeñas cantidades. Sin embargo, a altas concentraciones de estos ácidos dañan los pulmones, ojos o la otra tejidos. En los organismos sin pulmones, tales como insectos o plantas, que de otro modo impide la respiración en altas concentraciones. El trióxido de azufre (fabricado por catálisis de dióxido de azufre) y ácido sulfúrico son igualmente altamente corrosivo, debido a los ácidos fuertes que se forman en contacto con el agua.
La quema de carbón y / o petróleo por la industria y las plantas de energía genera dióxido de azufre (SO 2 ), que reacciona con el agua atmosférica y oxígeno para producir ácido sulfúrico (H 2 SO 4 ) y ácido sulfuroso (H 2 SO 3 ). Estos ácidos son componentes de la lluvia ácida , que disminuyen el pH del suelo los cuerpos y de agua dulce, a veces resulta en daño sustancial al medio ambiente y la química erosión de las estatuas y estructuras. Estándares de combustible cada vez requieren que los productores de combustible extraer el azufre de los combustibles fósiles para evitar la formación de la lluvia ácida. Este extrae y azufre refinado representa una gran parte de la producción de azufre. En las plantas de energía de carbón, gases de combustión a veces se purifican. Más plantas de energía modernos que utilizan gas de síntesis extraer el azufre antes de quemar el gas.
El sulfuro de hidrógeno es tan tóxica como cianuro de hidrógeno , y mata por el mismo mecanismo, aunque el sulfuro de hidrógeno es menos probable que cause envenenamientos sorpresa de pequeñas cantidades inhalados, debido a su desagradable olor de advertencia. Aunque picante al principio, sin embargo, el sulfuro de hidrógeno amortigua rápidamente el sentido del olfato, por lo que una víctima pueda respirar cantidades cada vez mayores y no ser conscientes de su presencia hasta que se presentan síntomas severos, lo que puede conducir rápidamente a la muerte. Disuelto sulfuro y sales hidrosulfuro también son tóxicos por el mismo mecanismo .
