Sulf

Sulful este cunoscut din cele mai vechi timpuri. Chinezii și egiptenii (aproximativ 5000 î.Hr.) utilizau sulful ca înălbitor de textile, ca substanță medicamentoasă și ca dezinfectant. Era cunoscut încă din antichitate, fiind amintit în Iliada ca dezinfectant datorită obținerii de SO₂.

Originea numelui „sulf” provine de la latinescul sulfur, iar termenul de „pucioasă” își regăsește originea în cuvântul latinesc puteosus.^[1] Forma sulfur a fost preluată și în celelalte limbi romanice și engleză (sulphur/sulfur) : soufre în franceză, zolfo în italiană (derivat de la solfo), azufre în spaniolă (de la açufre, anterior çufre), enxofre în portugheză (de la xofre). Denumirile din spaniolă și portugheză pentru sulf au ca și prefix articol arab, deși nu sunt cuvinte de origine arabă.^[2]

Se consideră că rădăcina cuvântului în limba proto-indo-europeană este *swépl̥ (genitiv *sulplós), un derivat substantival pentru verbul *swelp 'a arde'. Aceasta este originea comună și pentru cuvintele din limbile germanice pentru sulf, de la care au evoluat la formele lor moderne: Schwefel în germană, zwavel în olandeză și svavel în suedeză.^[3]

Structura atomica a moleculei de sulf este S⁸

Sulfului i se cunosc 25 de izotopi naturali, din care doar 4 sunt stabili: ³²S (95.02%), ³³S (0.75%), ³⁴S (4.21%), și ³⁶S (0.02%). Alți izotopi mai sus de ³⁵S, sunt izotopi radioactivi. ³⁵S are un timp de înjumătățire de 87 de zile.

Când mineralele sulfuroase sunt precipitate, echilibrarea izotopică între solid-lichid poate provoca mici diferențe în valorile raportului izotopic δS-34 (al celor doi izotopi stabili ai sulfului) ale mineralelor cogenetice.

Sulful este o substanță solidă, de culoare galbenă, insolubilă în apă, dar solubilă în sulfura de carbon, benzen, toluen sau petrol; acesta are densitate mai mare decât a apei, este rău conducător termic și electric (adică este un izolator), este casant, cu duritate mică și se prezintă sub două forme cristaline diferite (rombic, monoclinic). Ambele forme cristaline sunt molecule octoatomice S₈ cu conformație zigzagată. Tranziția între cele forme are loc la 95,5⁰C^[4][5]

La încălzire, sulful se topește ușor la 112-119⁰C și astfel devine vâscos, iar turnat în apă rece se transformă într-o masă plastică^[6]de culoare brună.

Masă atomică : 32,066 uam 1 mol= 32, 006 g

 

Sulful este un element reactiv și va reacționa la temperatură ridicată cu majoritatea metalelor pentru a forma sulfuri, excepțiile fiind platina, iridiul și aurul. Cu mercurul reacționează la temperatura camerei cu formare de sulfură de mercur. Analog, poate reacționa și cu restul metalelor:

${\displaystyle \mathrm {Hg+S\longrightarrow HgS} }$ 

${\displaystyle \mathrm {2\ Al+3S\longrightarrow Al_{2}S_{3}} }$ 

Cu semimetalele și nemetalele reacționează doar la temperaturi ridicate, iar singurele elemente din această categorie care nu reacționează cu sulful sunt telurul, azotul molecular și gazele nobile.^[7]

Prin tratarea sulfului cu hidrogen se obține hidrogen sulfurat, denumit și acid sulfhidric. Dizolvat în apă, acesta are o tărie acidă medie:^[8]

${\displaystyle \mathrm {H_{2}+S\longrightarrow H_{2}S} }$ 

${\displaystyle \mathrm {H_{2}S\longrightarrow HS^{-}+H^{+}} }$ 

Prin reducerea sulfului elementar se obțin polisulfuri, care sunt compuse din catene de atomi închise prin centre de S⁻:

${\displaystyle \mathrm {2\ Na+S_{8}\longrightarrow Na_{2}S_{8}} }$ 

Această reacție pune în vedere o proprietate distinctivă a sulfului, și anume faptul că acesta formează catene (mai mulți atomi se leagă între ei formând lanțuri). Protonarea acestor anioni polisulfuri conduce la formarea de polisulfani, H₂S_x unde x = 2, 3 și 4.^[9] În cele din urmă, reducerea totală conduce la formarea de sulfuri:

${\displaystyle \mathrm {16\ Na+S_{8}\longrightarrow 8\ Na_{2}S} }$ 

Sulful arde cu o flacără albastră, în urma reacției obținându-se dioxidul de sulf sau anhidrida acidului sulfuros, un gaz sufocant cu un miros foarte neplăcut. Dacă se continuă oxidarea, se obține oxidul superior, trioxidul de sulf, care este anhidrida acidului sulfuric:

${\displaystyle \mathrm {S+O_{2}\longrightarrow SO_{2}} }$ 

${\displaystyle \mathrm {2\ SO_{2}+O_{2}\rightleftharpoons 2\ SO_{3}} }$ 

Numerele de oxidare ale sulfului variază de la -2 la +6. Fiind un element reactiv, acesta are o varietate de compuși anorganici, cât și câțiva compuși organici cu importanță biologică ridicată.

Compușii cu legături multiple de tipul carbon-sulf sunt rari, excepție făcând disulfura de carbon, un lichid incolor volatil, asemănător din punct de vedere structural cu dioxidul de carbon. Este folosit ca reactiv pentru fabricarea polimerului numit rayon și a altor compuși organici cu sulf. Spre deosebire de monoxidul de carbon, monosulfura de carbon este stabilă doar în formă de gaz foarte diluat, fiind răspândit între sisteme solare.^[10]

Cei mai răspândiți radicali ai sulfului sunt sulfiții și sulfații. Prin adăugarea de apă la fiecare, se formează acidul sulfuric H₂SO₄ (sau vitriol) și acidul sulfuros H₂SO₃.

Principalele săruri ale sulfului sunt sulfurile și sulfații.

Sulful are mulți oxoacizi, printre care cei mai importanți sunt acidul sulfuric, acidul sulfuros, acidul tiosulfuric și acidul peroxomonosulfuric (acidul lui Caro).

Sulful este întâlnit și în unele clase de compuși organici, printre care se numără: tiolii (sau mercaptanii), analogii cu sulf ai alcoolilor, tioeterii, sulfonele și acizii sulfonici.^[11]

• Compuși organici cu sulf importanți
•  
  Alicina, ingredientul activ din usturoi
•  
  (R)-cisteina, un aminoacid cu o grupă tiol
•  
  Metionina, un aminoacid cu o grupă tioeter
•  
  Disulfura de difenil, o disulfură reprezentativă
•  
  Acidul trifluorometansulfonic, un acid sulfonic
•  
  Dibenzotiofenul, un component al petrolului
•  
  Penicilina, un antibiotic ("R" - grupă variabilă)

Este un nemetal multivalent răspândit în natură (zăcăminte sau izvoare sulfuroase). Se găsește și ca element pur, dar mai ales în compuși chimici, de exemplu sulfați și sulfuri. Este un element esențial în fiziologia organismelor vii.

 

Intră în componența a numeroase substanțe de interes economic: acid sulfuric, îngrășăminte, praf de pușcă, chibrituri, insecticide, fungicide, baterii, detergenți, cauciuc vulcanizat, etc. Prezintă o moleculă alcătuită din 8 atomi de sulf, dispuși într-o forma de coroană.

Sulful formează mai mult de 30 de alotropi, adică mai mulți decât oricare alt element. În afară de compusul S8, alții mai sunt cât de cât cunoscuți. Eliminând un atom de sulf de la acest compus, obținem un altul, S7, care are o culoare galbenă mai închisă. Analiza HPLC a "sulfului elementar", dezvăluie un amestec echilibrat de S8, S7 și S6. Compușii S12 și S18 și mai mari au fost elaborați deja.

 

Sulful poate fi obținut ori sub formă elementară, dintre care mai mult de 90% este folosit pentru obținerea de acid sulfuric, ori este obținut din oxizii de sulf prin prelucrarea minereurilor de sulf. O sursă importantă de sulf reprezintă mineralul numit pirită, folosit în acest scop din timpuri străvechi.^[12] Sulful elementar este extras și comercializat la nivel mondial. Cei mai mari producători de sulf la nivel mondial sunt Statele Unite ale Americii, Canada, fostele state ale Uniunii Sovietice și Asia de Vest. Republica Populară Chineză este cel mai mare importator de sulf, urmată de Maroc și de Statele Unite. Canada este cel mai mare exportator, urmată de Rusia și de Arabia Saudită.^[13]

Producția de sulf la nivel mondial în 2011 era de aproximativ 69 de milioane de tone (Mt), iar în jur de 15 state au contribuit cu mai mult de 1 Mt fiecare. Cele mai mare producții, cu mai mult de 5 milioane de tone pe an, au fost China (9,6), Statele Unite (8,8), Canada (7,1) și Rusia (7,1).^[14]

Se poate obține din hidrogen sulfurat cu clor, brom, iod sau cu acid azotic sau cu permanganat de potasiu/dicromat de potasiu în mediu acid^[15].

În prezent, la nivel industrial, sulful se obține din petrol, gaze naturale și alți combustibili fosili, din care este extras sub formă de hidrogen sulfurat. Compușii organici cu sulf, care reprezintă impuritățile nedorite în petrol, pot fi prelucrați printr-o reacție de hidrodesulfurare, în urma căreia se scindează legăturile C-S:^[16][17]

R-S-R + 2 H₂ → 2 RH + H₂S

Hidrogenul sulfurat obținut, care se găsește, de asemenea, și în gazele naturale, este transformat în sulf elementar prin procesul Claus, un procedeu care implică oxidarea unei părți din hidrogenul sulfurat la dioxid de sulf, urmând ca acesta să reacționeze cu cantitatea rămasă pentru formarea sulfului:^[16][17]

3 O₂ + 2 H₂S → 2 SO₂ + 2 H₂O

SO₂ + 2 H₂S → 3 S + 2 H₂O

Sulful este indispensabil în fabricarea a numeroase substanțe și materiale:

• cauciuc și ebonită, prin vulcanizare
• acid sulfuric
• praf de pușcă
• artificii
• medicamente (sulfamide etc.)
• conservanți
• ingrășăminte si chibrituri

Sulful intră în componența proteinelor, a unor hormoni precum insulina și a vitaminelor. Participă la procesele de oxido-reducere din organism. Contribuie la regenerarea părului și a unghiilor.

• Acumulator sodiu-sulf

• ro Sulful pe sistemul-periodic.go.ro Arhivat în 8 februarie 2009, la Wayback Machine.
• ro Sulful, MSM si importanța pentru sănătate și frumusețe
• ro Metilsulfonilmetan – MSM – mobilitate articulara Arhivat în 11 februarie 2013, la Wayback Machine.

• Edith Beral și Mihai Zapan, Chimie anorganică
• Lucia Pârvan și Constanța Niculescu, Sinteze de chimie
• D. Negoiu, Tratat de chimie anorganică, editura Tehnică, vol.2, București, 1972
• Constantin D. Albu, Maria Brezeanu, Mică enciclopedie de chimie, Editura Enciclopedică Română, 1974
• Linus Pauling, Chimie generală, Editura Științifică, București, 1972 (traducere din limba engleză)
• Raluca Ripan, I. Ceteanu, Manual de lucrări practice de chimie anorganică - vol I Metaloizi, Editura de stat Didactică și Pedagogică, București, 1961