Sulf

Simbol	AN	T1/2	MD	Ed	PD
				MeV
³²S	95,02 %	stabil cu 16neutroni
³³S	0,75 %	stabil cu 17neutroni
³⁴S	4,21 %	stabil cu 18neutroni
³⁵S	sintetic	87,32 zile	β-	0,167	³⁵Cl
³⁶S	0,02 %	stabil cu 20neutroni

UnitățileSIși condiții de temperatură și presiune normale dacă nu s-a specificat altfel.

Sulful(numit șipucioasă) esteelementul chimiccu simbolulSși cunumărul atomic16. Este unnemetal polivalentabundent în natură. În condiții standard de temperatură și presiune, moleculele de sulf prezintă o aranjare octatomică, având formula S₈.Sulful elementar este un solidcristalin,de culoare galbenă. Din punct de vedere chimic, reacționează cu toate elementele, mai puțin cu aurul, platina, iridiul,azotul,telurul,iodulșigazele nobile.Se află în perioada a 3-a, în grupa a VI-a principală, fiind astfel uncalcogen.

Sulful este un element esențial în corpul tuturor organismelor vii, dar de cele mai multe ori este întâlnit sub formă de compuși organici cu sulf sausulfuri metalice,și foarte rar sub formă elementară. Treiaminoacizi(cisteină,cistinășimetionină) și două vitamine (biotinășitiamină) sunt compuși organici cu sulf. De asemenea, mulți cofactori biochimici conțin sulf, precumglutationulsautioredoxina.Legăturile disulfurice S-S, numite și „punți de sulf”, au un rol important în unele țesuturi animale, întrucât conferă rezistență mecanică și insolubilitate proteinei numităcheratinăce se găsește înepiteliul extern,păr, unghii, pene, etc.

Majoritatea cantității de sulf obținut la nivel mondial este folosit la nivel industrial pentru producția deacid sulfuric,unul dintre cei mai importanți compuși chimici utilizați. De asemenea,oxiziisulfului (dioxid de sulf,trioxid de sulf,etc) sunt componenți aiploii acide.În cantități mai mici, sulful este folosit închibrituri,insecticideșifungicide.Mulți compuși derivați ai acestuia sunt urât mirositori; de exemplu, mirosul degrepfrutsau cel deusturoieste datorat prezenței de compuși organici cu sulf în compoziția plantei.Hidrogenul sulfurateste compusul care are mirosul caracteristic deouăclocite, dar este prezent și în alte procese biologice. Sulful este, de asemenea, componentul de bază în cadrul procesului devulcanizare.

Istoric

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 înIliadaca dezinfectant datorită obținerii de SO₂.

Etimologie

Originea numelui „sulf” provine de lalatinesculsulfur,iar termenul de „pucioasă” își regăsește originea în cuvântul latinescputeosus.^[1]Formasulfura fost preluată și în celelaltelimbi romaniceși engleză (sulphur/sulfur):soufreînfranceză,zolfoînitaliană(derivat de lasolfo),azufreînspaniolă(de laaçufre,anteriorçufre),enxofreînportugheză(de laxofre). Denumirile din spaniolă și portugheză pentru sulf au ca și prefixarticol arab,deși nu sunt cuvinte de origine arabă.^[2]

Se consideră că rădăcina cuvântului înlimba proto-indo-europeanăeste*swépl̥(genitiv*sulplós), un derivat substantival pentru verbul*swelp'a arde'. Aceasta este originea comună și pentru cuvintele dinlimbile germanicepentru sulf, de la care au evoluat la formele lor moderne:Schwefelîngermană,zwavelînolandezășisvavelînsuedeză.^[3]

Structură atomică

Structura atomica a moleculei de sulf este S⁸

Izotopi

Sulfului i se cunosc 25 de izotopi naturali, din care doar 4 sunt stabili:³²S (95.02%),³³S (0.75%),³⁴S (4.21%), și³⁶S (0.02%). Alți izotopi mai sus de³⁵S, sunt izotopi radioactivi.³⁵S are un timp de înjumătățire de 87 de zile.

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

Proprietăți

Proprietăți fizice

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), estecasant,cu duritate mică și se prezintă sub două forme cristaline diferite (rombic, monoclinic). Ambele forme cristaline sunt molecule octoatomice S₈cu 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

Proprietăți chimice

Procesul deardereal sulfului, din care se obține dioxid de sulf, cu o flacără albastră (observată mai bine în întuneric).

Sulful este un element reactiv și va reacționa la temperatură ridicată cu majoritateametalelorpentru a formasulfuri,excepțiile fiindplatina,iridiulșiaurul.Cumercurulreacționează la temperatura camerei cu formare de sulfură de mercur. Analog, poate reacționa și cu restul metalelor:

\mathrm {Hg+S\longrightarrow HgS}

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

Cusemimetaleleșinemetalelereacționează doar la temperaturi ridicate, iar singurele elemente din această categorie care nu reacționează cu sulful sunttelurul,azotulmolecular șigazele nobile.^[7]

Prin tratarea sulfului cuhidrogense obținehidrogen sulfurat,denumit șiacid sulfhidric.Dizolvat în apă, acesta are o tărie acidă medie:^[8]

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

\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⁻:

\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_xunde x = 2, 3 și 4.^[9]În cele din urmă, reducerea totală conduce la formarea desulfuri:

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

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

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

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

Compuși

Numerele de oxidareale sulfului variază de la -2 la +6. Fiind un element reactiv, acesta are o varietate decompuși anorganici,cât și câțivacompuși organicicu importanță biologică ridicată.

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

Radicali

Cei mai răspândiți radicali ai sulfului sunt sulfiții și sulfații. Prin adăugarea de apă la fiecare, se formeazăacidul sulfuricH₂SO₄(sau vitriol) șiacidul sulfurosH₂SO₃.

Săruri

Principalelesăruriale sulfului suntsulfurileșisulfații.

Acizi

Sulful are mulțioxoacizi,printre care cei mai importanți suntacidul sulfuric,acidul sulfuros,acidul tiosulfuricșiacidul peroxomonosulfuric(acidul lui Caro).

Compuși organici

Sulful este întâlnit și în unele clase decompuși organici,printre care se numără:tiolii(sau mercaptanii), analogii cu sulf aialcoolilor,tioeterii,sulfoneleșiacizii sulfonici.^[11]

Compuși organici cu sulf importanți
Alicina,ingredientul activ din usturoi
(R)-cisteina,unaminoacidcu o grupătiol
Metionina,unaminoacidcu o grupă tioeter
Disulfura de difenil, o disulfură reprezentativă
Acidul trifluorometansulfonic,unacid sulfonic
Dibenzotiofenul,un component alpetrolului
Penicilina,unantibiotic( "R" - grupă variabilă)

Răspândire

Este unnemetal multivalentrăspândit în natură (zăcămintesau izvoare sulfuroase). Se găsește și ca element pur, dar mai ales în compuși chimici, de exemplusulfațișisulfuri.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,cauciucvulcanizat, etc. Prezintă o moleculă alcătuită din 8 atomi de sulf, dispuși într-o forma de coroană.

Alotropie

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,S7și S6.Compușii S12și S18și mai mari au fost elaborați deja.

Producere

Sulful poate fi obținut ori sub formă elementară, dintre care mai mult de 90% este folosit pentru obținerea deacid sulfuric,ori este obținut dinoxiziide sulf prin prelucrareaminereurilorde sulf. O sursă importantă de sulf reprezintă mineralul numitpirită,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 suntStatele Unite ale Americii,Canada,fostele state aleUniunii SovieticeșiAsia de Vest.Republica Populară Chinezăeste cel mai mare importator de sulf, urmată deMarocși deStatele Unite.Canada este cel mai mare exportator, urmată deRusiași deArabia 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]

Nivel de laborator

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

Nivel industrial

În prezent, la nivel industrial, sulful se obține dinpetrol,gaze naturaleși alțicombustibili fosili,din care este extras sub formă dehidrogen 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 prinprocesul Claus,un procedeu care implică oxidarea unei părți din hidrogenul sulfurat ladioxid 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

Utilizări

Sulful este indispensabil în fabricarea a numeroase substanțe și materiale:

Rolul elementului pentru organismul uman

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.

Măsuri de protecție chimică

Vezi și

Acumulator sodiu-sulf

Legături externe

roSulful pe sistemul-periodic.go.ro Arhivatîn8 februarie 2009,laWayback Machine.
roSulful, MSM si importanța pentru sănătate și frumusețe
roMetilsulfonilmetan – MSM – mobilitate articulara Arhivatîn11 februarie 2013,laWayback Machine.

Note

^„Sulf”laDEX onlineAccesat pe 14 octombrie 2016
^"sulphur".Oxford English Dictionary.Oxford University Press. 2nd ed. 1989.
^Mallory & Adams (2006)The Oxford introduction to Proto-Indo-European and the Proto-Indo-European world,Oxford University Press
^Pauling, p. 214
^Ripan, Ceteanu, p. 212
^Ripan, Ceteanu, p. 214
^Egon Wiberg; Nils Wiberg (2001).Inorganic Chemistry.Academic Press. pp. 513–.ISBN 978-0-12-352651-9.
^Greenwood, N. N.; & Earnshaw, A. (1997). Chemistry of the Elements (2nd ed.), Oxford:Butterworth-Heinemann.ISBN 0-7506-3365-4.
^Handbook of Preparative Inorganic Chemistry, 2nd ed. Edited by G. Brauer, Academic Press, 1963, NY. Vol. 1. p. 421.
^Wilson, R. W.;Penzias, A. A.;Wannier, P. G.; Linke, R. A. (15 martie 1976). „Isotopic abundances in interstellar carbon monosulfide”.Astrophysical Journal.204:L135–L137.Bibcode:1976ApJ...204L.135W.doi:10.1086/182072.
^Cremlyn R. J.; "An Introduction to Organosulfur Chemistry" John Wiley and Sons: Chichester (1996).ISBN 0-471-95512-4.
^Riegel, Emil; Kent, James (2007).Kent and Riegel's handbook of industrial chemistry and biotechnology.1.New York: Springer. p. 1171.ISBN 978-0-387-27842-1.OCLC 74650396.
^An Introduction to Sulphur.Arhivatîn12 martie 2016,laWayback Machine.de la Institutul Sulfului; accesat pe 4 noiembrie 2016
^Apodaca, Lori E. (2012)Sulfur.Mineral Commodity Summaries. USGS
^Ripan Ceteanu, p. 210-212
^^a ^bEow, John S. (2002). „Recovery of sulfur from sour acid gas: A review of the technology”.Environmental Progress.21(3): 143–162.doi:10.1002/ep.670210312.
^^a ^bSchreiner, Bernhard (2008). „Der Claus-Prozess. Reich an Jahren und bedeutender denn je”.Chemie in unserer Zeit.42(6): 378–392.doi:10.1002/ciuz.200800461.

Bibliografie

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

[dex-1] „Sulf”laDEX onlineAccesat pe 14 octombrie 2016

[OED-2] "sulphur".Oxford English Dictionary.Oxford University Press. 2nd ed. 1989.

[3] Mallory & Adams (2006)The Oxford introduction to Proto-Indo-European and the Proto-Indo-European world,Oxford University Press

[4] Pauling, p. 214

[5] Ripan, Ceteanu, p. 212

[6] Ripan, Ceteanu, p. 214

[WibergWiberg2001-7] Egon Wiberg; Nils Wiberg (2001).Inorganic Chemistry.Academic Press. pp. 513–.ISBN 978-0-12-352651-9.

[Greenwd-8] Greenwood, N. N.; & Earnshaw, A. (1997). Chemistry of the Elements (2nd ed.), Oxford:Butterworth-Heinemann.ISBN 0-7506-3365-4.

[9] Handbook of Preparative Inorganic Chemistry, 2nd ed. Edited by G. Brauer, Academic Press, 1963, NY. Vol. 1. p. 421.

[10] Wilson, R. W.;Penzias, A. A.;Wannier, P. G.; Linke, R. A. (15 martie 1976). „Isotopic abundances in interstellar carbon monosulfide”.Astrophysical Journal.204:L135–L137.Bibcode:1976ApJ...204L.135W.doi:10.1086/182072.

[Cremlyn-11] Cremlyn R. J.; "An Introduction to Organosulfur Chemistry" John Wiley and Sons: Chichester (1996).ISBN 0-471-95512-4.

[12] Riegel, Emil; Kent, James (2007).Kent and Riegel's handbook of industrial chemistry and biotechnology.1.New York: Springer. p. 1171.ISBN 978-0-387-27842-1.OCLC 74650396.

[13] An Introduction to Sulphur.Arhivatîn12 martie 2016,laWayback Machine.de la Institutul Sulfului; accesat pe 4 noiembrie 2016

[14] Apodaca, Lori E. (2012)Sulfur.Mineral Commodity Summaries. USGS

[15] Ripan Ceteanu, p. 210-212

[desulf1-16] Eow, John S. (2002). „Recovery of sulfur from sour acid gas: A review of the technology”.Environmental Progress.21(3): 143–162.doi:10.1002/ep.670210312.

[desulf2-17] Schreiner, Bernhard (2008). „Der Claus-Prozess. Reich an Jahren und bedeutender denn je”.Chemie in unserer Zeit.42(6): 378–392.doi:10.1002/ciuz.200800461.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]