Azufre

Es otro no metal del grupo 16, tiene un rango de estados de oxidacin de +6, +4 y +2 a 2.Diagrama de Frost para el azufre en soluciones cidas y bsicas.La energa libre comparativamente baja del in sulfato (SO42-) en solucin cida indica que es dbilmente oxidante.En solucin bsica el in (SO42-) es completamente no oxidante y es la especie de sulfuros termodinmicamente ms estable.

El diagrama de Frost muestra que en solucin cida, la especie con estado de oxidacin de +4 tiende a estar reducida, mientras que en solucin bsica tiende a estar oxidada.El elemento en si mismo tiende a estar reducido en ambiente cido pero oxidado en bsico.El in sulfuro (solucin bsica) es un agente reductor fuerte, pero el sulfuro de hidrgeno es termodinmicamente estable.

Altropos del azufre

El altropo ms comn, S8, ciclooctazufre, tiene un arreglo en zigzag de los atomos alrededor del anillo.Este altropo cristaliza para formar cristales como agujas arriba de 95C, pero debajo de esta temperatura, se forman cristales diferentes.Los cristales, formas monoclnicas y rmbicas (polimorfos) difieren en la forma en que las molculas se empacan.

El ciclooctazufre es el altropo que se encuentra casi exclusivamente en la naturaleza.En su punto de fusin el ciclooctazufre forma un lquido de alta viscosidad de color paja.Pero cuando el lquido se sigue calentando, hay un cambio abrupto en sus propiedades a 159C.El cambio ms dramtico es un aumento drstico en la viscosidad (104 veces).

El lquido se obscurece considerablemente. Se pueden explicar estos cambios en trminos de la ruptura de los anillos y formacin de largas cadenas, conteniendo hasta 20000 tomos de azufre.El incremento de viscosidad puede explicarse por el reemplazo de los anillos S8 que se mueven libremente por cadenas entrelazadas que presentan fuerzas de dispersin muy grandes.

Cuando la temperatura se incrementa al punto de ebullicin (444C), la viscosidad se reduce , porque la molcula empieza a fragmentarse.Cuando el azufre hierve, se produce una fase gaseosa que consiste de S8.Si se aumenta la temperatura a 700C el azufre cambia a S2

Extraccin industrial del azufre

El azufre elemental se encuentra en depsitos bajo la tierra en los Estados Unidos y Polonia.El mtodo de extraccin se dise por el cientifico Canadiense Herman Frash y ste lleva su nombre.

Mtodo Frash de extraccin de azufre

Otra fuente de azufre son los depsitos de gas natural , los cuales contienen grandes cantidades de H2S (15-20%).La produccin de azufre a partir de H2S se lleva a cabo por el proceso Claus.El sulfuro de hidrgeno se se extrae del gas burbujeando el gas natural a travs de etanolamina, un solvente orgnico bsico.La solucin se remueve y se le aumenta la temperatura para evaporar el sulfuro de hidrgeno.

El sulfuro de hidrgeno se mezcla con el oxgeno para producir dixido de azufre. El dixido de azufre reacciona con el sulfuro de hidrgeno remanente para producir azufre elemental.El 53% de la produccin mundial del azufre se produce como subproducto del gas natural por el mtodo Claus, cerca del 23% por el mtodo Frasch y y el 18% se obtiene calental el mineral pyrita (FeS2).

Pasos del proceso Claus para obtener azufre del gas natural

Sulfuro de hidrgeno
cido sulfhdrico

Gas que huele a huevos podridos.Es un gas incoloro, extremadamente txicoEl sulfuro de hidrgeno es producido por bacterias anaerbicas. Se prepara en el laboratorio tratando un sulfuro metlico con cido clorhdrico diluido.

Sulfuros

Unicamente con los elementos de los metales del grupo1 y 2 y con el aluminio se forman sulfuros solubles.

Algunos sulfuros son fuente o mineral para el azufre.

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 ao por la reduccin a temperatura alta del sulfato de sodio con coque (carbn).

Otros sulfuros de uso comercial son El sulfuro de selenio (SeS2), que se utiliza para los shampoo anticaspa.El sulfuro de molibdeno (MoS2) que se usa como lubricante para superficies metlicas.

xidos de azufre

El ms comn es el dixido de azufre, Es un gas denso, sin color y txico, de sabor cido. Los niveles tolerables por los humanos son alrededor de 5 ppm, pero las plantas empiezan a sufrir con 1 ppm.El sabor cido se debe a la reaccin en la lengua del SO2 para dar cido sulfuroso.El SO2 es reductor.

Acido Sulfrico

El cido sulfrico es un lquido denso, aceitoso, que se congela a los 10.4C. Se mezcla con agua en forma muy exotrmica.La molcula contiene un arreglo tetradrico de los tomos de oxgeno alrededor del tomo de azufre.Lo corto de los enlaces y las energas grandes de stos sugieren un carcter de doble enlace con los oxgenos terminales.

Produccin Industrial del cido Sulfrico

El cido sulfrico se sintetiza en grandes cantidades.Las rutas sintticas son todas a travs del dixido de azufre (SO2).A su vez el dixido de azufre se produce, quemando azufre fundido en aire seco.

Es difcil oxidar el dixido de azufre ms, por lo que deber usarse un catalizador.Tambin se deber asegurar que el equilibrio de la reaccin ser hacia la izquierda. Por lo que se utiliza el principio de le Chatelier que predice que un incremento de presin va a favorecer el lado de la ecuacin con menos moles de gas.

D

400-500C

Todos los pasos en el proceso son exotrmicos. El proceso de convertir el azufre elemental a cido sulfrico, produce 535 kJ/mol de calor.Una caracterstica de una plante de produccin de cido sulfrico es el contar con una forma de aprovechar este calor, ya sea como calentamiento directo o para la produccin de electricidad.El proceso se asocia con contaminacin por SO2 y por escape de roco de cido sulfrico.

Usos del cido sulfrico

Manufactura de fertilizantes (sulfato de amonio).Manufactura de pinturas, pigmentos y detergentes sulfonados.

Otros compuestos de azufre

Sulfitos El sulfito de sodio (Na2SO3) que es un agente reductor. SulfatosLos sulfatos de los metales, junto con los nitratos son las sales de los metales ms frecuentes. Sulfato de sodio (Na2SO4).Tiosulfatos. El in tiosulfato se parece al in sulfato, con excepcin de que uno de los oxgenos se reemplaza por azufre (Tio: azufre) Na2S2O3

Hexafloruro de azufre

Gas sin color, sin olor y no-reactivo.Cerca de 6500 tons. se producen al ao, quemando azufre fundido en gas fluor.Se utiliza como agente aislante en sistemas de alto voltaje.

SELENIO (Se)

Es un slido a 298KColor gris, con lustre metlico.Se clasifica como un no-metal.Se puede preparar con estructura amorfa cristalina.El selenio cristalino monoclnico es rojo profundo, mientras que el selenio cristalino hexagonal, la forma ms estable es gris.

El selenio elemental es no-txico y se considera un elemento traza esencial para el humano.El selenuro de hidrgeno y otros comopuestos de selenio son extremadamente txicos.

Preparacin del selenio.La mayor parte del selenio se obtiene como un subproducto de la refinacin del cobre.El primer paso involucra una oxidacin con carbonato de sodio

TELURIO (Te)

Es slido a 298KTiene un color gris plateadoSe clasifica como un semi-metal.Telurio es un semiconductor. Muestra variacin en cuanto a conductividad de acuerdo a la alineacin de sus cristales. Su conductividad se incrementa cuando se expone a la luz solar.

Preparacin del telurio

La mayor parte del telurio se produce como un subproducto de la refinacin del cobre.El primer paso involucra una oxidacin en presencia de carbonato de sodio.

POLONIO (Po)

Slido a 298K, color plateado, se clasifica como metlico.El Polonio tiene ms istopos que cualquier elemento, todos ellos son radioactivos.E polonio es radioactivo y muy raro en la naturaleza, se produce en pequeas cantidades a travs de una reaccin nuclear del bismuto.Irradiacin por neutrones del 209bismuto produce el 210polonio.