Azufre: obtención, propiedades, usos y características (original) (raw)
Te explicamos qué es el azufre, dónde se encuentra y cómo se obtiene este mineral. Además, sus características, propiedades, usos y más.
El azufre es de color amarillo y es insoluble en agua.
¿Qué es azufre?
El azufre es un elemento químico, clasificado dentro del grupo de los no metales, que se encuentra de manera abundante en la naturaleza. Tiene un característico olor a huevo podrido, se presenta en color amarillo limón fuerte, amarronado o anaranjado. Es insoluble en agua pero soluble en disulfuro de carbono (CS2), y flamea con llama de color azul emitiendo dióxido de azufre (SO2).
Su número atómico 16, su símbolo químico es S. Pertenece al grupo 16, período 3, bloque p de la Tabla Periódica. Su masa atómica es de 32,065(5) u, su configuración electrónica [Ne] 3s2 3p4, los electrones por nivel 2,8,6; es multivalente y los estados de oxidación comunes son -2, +2, +4, +6.
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Origen de la palabra Azufre
Etimológicamente proviene del latín sulphurium, este a su vez del sánscrito śulbāri, término que significa “el cobre pierde el valor al unirse al azufre”. También fue llamado “piedra inflamable”.
Historia del azufre
Se creía que el azufre era la pieza faltante en la piedra filosofal para fabricar oro.
El azufre fue conocido desde tiempos remotos. En las culturas griega y romana se le atribuían propiedades medicinales y se utilizaba en el blanqueamiento de telas; los egipcios lo utilizaban para la purificación de los templos.
Ocupó un papel protagonista en las doctrinas de los antiguos alquimistas, quienes consideraban a este elemento como el componente faltante en la piedra filosofal para poder fabricar oro artificial.
El azufre se conoce desde tiempos inmemoriales, pero como elemento fue descubierto por Henning Brand. Un comerciante y alquimista amateur de Hamburgo (quien además descubrió el fósforo (P)). Sin embargo, fue el químico francés Antoine Lavoisier quien a través de una serie de experimentos realizados en 1777 descubrió que el azufre es un elemento en lugar de un compuesto y fue el primero en clasificarlo como elemento químico.
¿Dónde se encuentra el azufre?
El azufre puede encontrarse en yacimientos subterráneos, aguas termales y volcanes.
El azufre libre se encuentra en depósitos volcánicos, aguas termales, y también en yacimientos subterráneos, principalmente en USA (Texas, Lousiana), Rusia, Japón, Canadá, Francia, México, Polonia y Sicilia.
En estado combinado aparece en forma de sulfuros (pirita y galena) y sulfatos (yeso), en numerosos minerales. También se encuentra en gran variedad de compuestos orgánicos como proteínas animales y algunos vegetales.
¿Cómo se obtiene el azufre?
El azufre puede recolectarse en depósitos donde se halla combinado con cenizas volcánicas.
La obtención de azufre se lleva adelante principalmente mediante el Proceso de Frash, un método para extraer el elemento de las profundidades de la tierra, fundiendo el azufre contenido en yacimientos subterráneos (es un sistema similar al de las exploraciones petrolíferas).
También se obtiene azufre a partir de la separación del gas natural que contiene sulfuro de hidrógeno (H2S), a través del proceso de oxidación. Se extrae, además, a partir del petróleo, de la fundición de rocas que lo contienen, y de la recolección manual en depósitos de azufre puro combinado con cenizas volcánicas.
Características del azufre
El azufre es un mal conductor del calor y aislante de la electricidad.
- Como no metal, se caracteriza por no tener brillo o lustre.
- No refleja la luz y, en su estado natural, se presenta en color amarillo limón.
- Su consistencia es sólida pero blanda y quebradiza.
- Es mal conductor del calor y aislante de la electricidad.
- Su punto de fusión es relativamente bajo.
- Tiene cuatro isótopos naturales: 32S (95,02%), 33S (0,75%), 34S (4,21%) y 36S (0,02%); veinte inestables con un periodo de semidesintegración que oscila entre 21 milisegundos, además del 35S (cuyo período de semidesintegración es de 87,32 días).
Formas estructurales del azufre
El azufre posee una estructura de anillos disformes de ocho átomos.
El azufre se presenta en diferentes formas o alótropos en las fases sólida, líquida y gaseosa:
- El azufre sólido se conforma de una estructura molecular de anillos disformes de ocho átomos y adopta una de dos formas cristalinas: el octaedro ortorrómbico (Sα) y el prisma monoclínico (Sβ). La disposición de las moléculas determinan las formas enunciadas, cuya temperatura de transición de una a otra es de 96 °C. A temperatura ambiente la transición de la forma es más lenta.
- Al elevar la temperatura, se convierte en un líquido fluido y amarillo transparente, que presenta cambios en sus propiedades y estructura. El color se vuelve pardo y espeso y vuelve a aclararse cuando llega al punto de ebullición, convirtiéndose en un líquido rojo y viscoso. Estos cambios de forma se producen cuando los anillos del azufre se separan y se rompen por efecto de la combustión. Al enfriar el líquido viscoso se obtiene una masa gomosa llamada azufre plástico. Una vez que se enfría, se cristaliza adoptando la estructura rómbica.
- En la fase gaseosa a los 780 °C adopta una forma equilibrada de mezcla con moléculas diatómicas. Sobre los 1800 °C la separación molecular es completa y se encuentran átomos de azufre.
Propiedades Atómicas del azufre
- Radio medio: 100 pm
- Electronegatividad: 2,58 (escala de Pauling)
- Radio atómico (calc): 88 pm (Radio de Bohr)
- Radio covalente: 102 pm
- Radio de van der Waals: 180 pm
- Estado(s) de oxidación: ±2, 4,6 (ácido fuerte)
- 1ª Energía de ionización: 999,6 kJ/mol
- 2ª Energía de ionización: 2252 kJ/mol
- 3ª Energía de ionización: 3357 kJ/mol
- 4ª Energía de ionización: 4556 kJ/mol
- 5ª Energía de ionización: 7004,3 kJ/mol
- 6ª Energía de ionización: 8495,8 kJ/mol
Propiedades físicas del azufre
- Estado ordinario: Sólido
- Densidad: 1960 kg/m3
- Punto de fusión: 388,36 K (115 °C)
- Punto de ebullición: 717,87 K (445 °C)
- **Entalpía de vaporización:**5 kJ/mol
- Entalpía de fusión: 1,7175 kJ/mol
- Presión de vapor: 2,65 × 10-20 Pa a 388 K
- Punto crítico: 1314 K (1041 °C) (20,7 MPa)
Usos del azufre
El azufre se utiliza para la fabricación de plásticos, pinturas, entre otros.
La mayor parte se destina a la producción del ácido sulfúrico (H2SO4), uno de los productos químicos más importantes, utilizado a su vez en la producción de fertilizantes a partir de fosfatos y amoníaco.
También se emplea en la vulcanización del caucho, fabricación de jabón, detergentes, cementos, aislantes eléctricos, plásticos, explosivos, blanqueadores, tintes, drogas, pinturas, papel y la refinación del petróleo.
Además, calma los síntomas de enfermedades en la piel, es ideal para tratar eczemas y reacciones alérgicas cutáneas. Elimina las toxinas, por lo que se suele incorporar en productos antiacné y antigrasa.
Propiedades nutricionales del azufre
El azufre puede encontrarse en vegetales como el brócoli, coles y nabos.
El consumo de alimentos ricos en azufre beneficia la salud y aporta nutrientes al organismo. Su presencia se reconoce por el sabor picante. Algunos de los alimentos más ricos en azufre son:
- Vegetales. Brócoli, coles, nabo; ajo y cebolla; pepino, pimiento, berenjenas; soja, lentejas, habas; mango, pomelo, naranja, ciruela, pera, plátano, manzana; semillas de girasol, avena.
- Carnes. Pescados y mariscos.
Ciclo del Azufre
El azufre circula a través de la biosfera de la siguiente manera:
- Del suelo, aire o agua a los vegetales por absorción.
- De los vegetales a los animales por ingestión.
- Llega la atmósfera en forma de gases emitidos por descomposición de la materia orgánica (sulfuro de hidrógeno – H2S y dióxido de azufre – SO2) o volcanes.
- Regresa al suelo y al agua por deposiciones, lluvia o descomposición de seres vivos y por penetración de la atmósfera por los gases.
- Lluvia ácida: el SO2 acumulado en la atmósfera puede combinarse con otro átomo de oxígeno formando el trióxido de azufre (SO3) que, en contacto con la humedad atmosférica, se convierte ácido sulfúrico (H2SO4), nocivo para la vida. Precipita a la superficie en forma de “lluvia ácida”. Para combatir la lluvia ácida es necesario reducir las emisiones de gases contaminantes, ahorrar energía y disminuir el consumo de combustibles fósiles que contienen azufre.
Producción mundial y reservas de azufre
El principal productor mundial de azufre es Estados Unidos.
Las reservas naturales de azufre son de 5.000 millones de toneladas. La mitad del azufre que se utiliza en la industria se obtiene por desulfuración del gas natural y del petróleo convirtiendo los compuestos azufrados en sulfuro de hidrógeno. La recuperación a partir de reservas naturales es costosa y hay mayores regulaciones sobre contaminación ambiental.
Se calcula que el azufre presente en combustibles fósiles data de 600 millones de toneladas. La producción anual es de 63 millones de toneladas. El principal productor mundial es Estados Unidos (10 millones de tn) seguido por Canadá (8,5 millones de tn) y Rusia (6,8 millones de tn).
Efectos negativos del azufre sobre la salud
El azufre puede producir problemas estomacales en el organismo.
Los sulfuros naturales y los óxidos de azufre obtenidos en procesos industriales pueden tener efectos dañinos sobre la salud humana. Para evitarlos, deben seguirse prácticas seguras en la manipulación. Pueden producir:
- Daños neurológicos y cardíacos
- Cambios de comportamiento
- Alteración de la circulación y respiración
- Afección de los sentidos: vista y oído
- Afección del sistema reproductor e inmunológico y metabolismo hormonal
- Desórdenes estomacales y gastrointestinales
- Daños en las funciones hepática y renal
- Irritación de la piel por contacto
- Irritación de pulmones y mucosas por inhalación
Toxicidad del azufre
El azufre no es venenoso en pequeñas concentraciones, aunque es irritante de las mucosas y puede ser metabolizado, pero en altas concentraciones puede producir paro respiratorio.
El dióxido de azufre (SO2) es un gas contaminante atmosférico, produce lluvia ácida al transformarse en óxido de azufre SO3. El disulfuro de carbono CS2 es altamente inflamable, su ingestión en pequeñas cantidades puede producir parálisis.
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Referencias
- Microbiología. 2da edición. Roger Y. Stanier, John L. Ingraham, Mark L. Wheelis y Page R. Painter. Editorial Reverté S. A. 1992.
- "Alótropos del azufre" en La Guía Química.
- Centro de monitoreo de la calidad del aire del estado de Querétaro. 2017.
- Física y Química. 4ta edición. Dulce María Andrés Cabrerizo, Juan Luis Antón Bozal y Javier Barrio Pérez.