Propiedades Químicas y Compuestos del Azufre: Alotropía y Reacciones Fundamentales
español con un tamaño de 5,88 KBEl Azufre (S): Propiedades y Ocurrencia
El azufre existe en estado nativo o libre, generalmente cerca de volcanes activos o apagados. Combinado con los metales, abunda en estado de sulfuro, formando minerales importantes como:
- Pirita: FeS2
- Galena: PbS
- Blenda: ZnS
El azufre (S) es una sustancia sólida de color amarillo limón, inodora, quebradiza y mala conductora de la electricidad y del calor. Sus propiedades físicas varían según su estado alotrópico. Se conocen cuatro variedades principales:
- Variedades cristalizadas: Octaédrica y Prismática.
- Variedades amorfas: Azufre blando y Azufre precipitado.
Variedades Alotrópicas Cristalizadas
Azufre Octaédrico (Sα)
Sólido de color amarillo limón, con una densidad de 2.07 g/cm³. Su punto de fusión es de 114 °C. Es insoluble en agua, pero muy soluble en sulfuro de carbono (CS₂) y cloruro de azufre. Es la variedad más estable a temperatura ordinaria. Se obtiene disolviendo azufre en sulfuro de carbono y evaporando lentamente el disolvente.Azufre Prismático (Sβ)
Sólido de color amarillo oscuro, con una densidad de 1.97 g/cm³ y un punto de fusión de 119 °C. Se obtiene fundiendo azufre y dejándolo enfriar lentamente. Se presenta en largas agujas prismáticas, pero es muy poco estable, ya que al dejarlo al aire se transforma espontáneamente en azufre octaédrico.Variedades Amorfas
- Azufre blando: Insoluble en sulfuro de carbono.
- Azufre precipitado: Soluble en sulfuro de carbono.
Poder Reductor del Azufre
La gran afinidad del azufre con el oxígeno le permite quitar oxígeno a las sustancias que lo poseen. Por ejemplo, si se calienta ácido sulfúrico concentrado (H₂SO₄ (cc)) con azufre, este lo reduce formando dióxido de azufre (SO₂):
2H2SO4 + S → 3SO2 + 2H2O
Combinaciones del Azufre
Combinaciones Hidrogenadas: Sulfuro de Hidrógeno (H₂S)
El sulfuro de hidrógeno, también conocido como hidrógeno sulfurado, tiene una fórmula estructural que corresponde a una molécula angular:
H—S—H
Es un gas fétido que se encuentra en estado libre en las aguas minerales sulfurosas y se forma en la descomposición de todas las materias orgánicas que contienen azufre. Se prepara por la acción de ácido clorhídrico (HCl) o ácido sulfúrico diluido (H₂SO₄ (dil)) sobre un sulfuro, como el sulfuro de hierro (FeS):
- FeS + 2HCl → FeCl2 + H2S
- FeS + H2SO4 → FeSO4 + H2S
Este gas se disuelve en agua y es sumamente tóxico, pudiendo producir la muerte rápidamente. Es combustible en el aire con llama azulada, dando SO₂. Si hay poco aire en la combustión, se logra separar azufre elemental:
- Combustión completa: 2H2S + 3O2 → 2SO2 + 2H2O
- Combustión incompleta: 2H2S + O2 → 2S + 2H2O
Combinaciones Oxigenadas
El azufre se puede combinar con el oxígeno para dar los anhídridos correspondientes, los cuales luego se combinan con agua para formar los respectivos ácidos. La estructura del dióxido de azufre es:
O=S=O
Dióxido de Azufre (SO₂)
El SO₂ se desprende de los volcanes en actividad y se encuentra en pequeñas cantidades en la atmósfera. Se puede obtener por los siguientes métodos:
- Por combustión: Por combustión del azufre en presencia de aire:
S + O2 → SO2 - Por tostación de sulfuros: Por tostación de piritas o sulfuros naturales en hornos rotativos:
4FeS2 + 11O2 → 2Fe2O3 + 8SO2
2ZnS + 3O2 → 2ZnO + 2SO2
Es un gas incoloro de olor sofocante que provoca la tos. Es más pesado que el aire (densidad 2.26) e incomburente. Es muy soluble en agua, con la que se combina para formar ácido sulfuroso (H₂SO₃). Es un reductor energético debido a su tendencia a fijar el oxígeno, ya sea del aire o de compuestos oxigenados. Para que esta reacción sea efectiva, es indispensable que actúe en presencia de agua:
SO2 + H2O → H2SO3
H2SO3 + O → H2SO4
Ácido Sulfuroso (H₂SO₃)
El ácido sulfuroso es poco estable. Al calentamiento, desprende SO₂, ya que la hidratación es reversible:
SO2 + H2O ↔ H2SO3
Trióxido de Azufre (SO₃)
El SO₃ procede de la unión del oxígeno con el SO₂ en presencia de un catalizador (generalmente platino) a 400 °C:
SO2 + 1/2 O2 ↔ SO3
En el laboratorio, se puede obtener reduciendo el SO₂ producido por combustión de azufre, el cual se transforma en SO₃ por la presencia de amianto platinado. El SO₃ se condensa en un tubo enfriado. El SO₃ se presenta en dos formas alotrópicas:
- Como un sólido líquido blanco que se solidifica a 15 °C y hierve a 40 °C.
- Como un cuerpo sólido blanco que se cristaliza en agujas blancas.
El trióxido de azufre es extraordinariamente ávido de agua, con la que se combina formando ácido sulfúrico (H₂SO₄):
SO3 + H2O → H2SO4