AZUFRE Y SULFUROS

OBJETIVOS:

Identificar el estado alotrópico del azufre, cuando obtenemos el azufre plástico, monoclínico y coloidal.

Verificar las propiedades reductoras del azufre.

Verificar las propiedades como agente reductor del ion sulfuro.

MARCO TEORICO:

Azufre:

El azufre es un elemento químico de número atómico 16 y símbolo S. Es un no metal abundante, insípido, inodoro. El azufre se encuentra en sulfuros y sulfatos e incluso en forma nativa (especialmente en regiones volcánicas). Es un elemento químico esencial para todos los organismos y necesario para muchos aminoácidos y por consiguiente también para las proteínas. Se usa principalmente como fertilizante pero también en la fabricación de pólvora, laxantes, cerillas e insecticidas.

Características principales

Este no metal tiene un color amarillo, es blando, frágil, ligero, desprende un olor característico a huevo podrido al mezclarse con hidrógeno y arde con llama de color azul desprendiendo dióxido de azufre. Es insoluble en agua pero se disuelve en disulfuro de carbono. Es multivalente y son comunes los estados de oxidación -2, +2, +4 y +6.

General

Nombre, símbolo, número Azufre, S, 16

Serie química No metal

Grupo, periodo, bloque 16 (VIA), 3 , p

Apariencia

amarillo limón

Propiedades atómicas

Peso atómico 32,065 uma

Configuración electrónica [Ne]3s² 3p4

Estados de oxidación (Óxido)

±2,4,6 (ácido fuerte)

Estructura cristalina Ortorrómbica

Propiedades físicas

Estado de la materia sólido

Punto de fusión 388,36 K

Punto de ebullición 717,87 K

Información diversa

Electronegatividad 2,58 (Pauling)

1° potencial de ionización 999,6 kJ/mol

En todos los estados, sólido, líquido y gaseoso presenta forma alotrópicas cuyas relaciones no son completamente conocidas. Las estructuras cristalinas más comunes son el octaedro ortorrómbico (azufre α) y el prisma monoclínico (azufre β) siendo la temperatura de transición de una a otra de 96ºC; en ambos casos el azufre se encuentra formando moléculas de S8 con forma de anillo, siendo la diferente disposición de estas moléculas la que provoca las distintas estructuras cristalinas. A temperatura ambiente, la transformación del azufre monoclínico en ortorrómbico, más estable, es muy lenta.

Aplicaciones

El azufre se usa en multitud de procesos industriales como la producción de ácido sulfúrico para baterías, la fabricación de pólvora y el vulcanizado del caucho. El azufre tiene usos como fungicida y en la manufactura de fosfatos fertilizantes. Los sulfitos se usan para blanquear el papel y en cerillas

Historia

El azufre (del latín sulphur, -ŭris) es conocido desde la antigüedad y ya Homero recomendaba, en el siglo IX adC, evitar la pestilencia del azufre. Aproximadamente en el siglo XII, los chinos inventaron la pólvora, mezcla explosiva de nitrato de potasio (KNO3), carbón y azufre. Los alquimistas de la Edad Media conocían la posibilidad de combinar el azufre con el mercurio, pero no fue hasta finales de la década de 1770 cuando Antoine Lavoisier convenció a la comunidad científica de que el azufre no era un compuesto si no un elemento químico.

Abundancia y obtención

El azufre, elemento muy abundante en la corteza terrestre, se encuentra en grandes cantidades combinado en forma de sulfuros (pirita, galena) y de sulfatos (yeso). En foma nativa se encuentra en las cercanías de aguas termales, zonas

volcánicas y en menas de cinabrio, galena, esfalerita y estibina, y se extrae mediante el proceso Frasch consistente en inyectar vapor de agua sobrecalentado para fundir el azufre que posteriormente es bombeado al exterior utilizando aire comprimido.También está presente, en pequeñas cantidades, en combustibles fósiles (carbón y petróleo) cuya combustión produce dióxido de azufre que combinado con agua produce la lluvia ácida; para evitarlo las legislaciones de los países industrializados exigen la reducción del contenido de azufre de los combustibles, constituyendo éste azufre, posteriormente refinado, un porcentaje importante del total producido en el mundo. También se extrae del gas natural que contiene sulfuro de hidrógeno que una vez separado se quema para obtener azufre:

2 H2S + O2 → 2 S + 2 H2O El color distintivo de Ío, la luna volcánica de Júpiter se debe a la presencia de diferentes formas de azufre en estado líquido, sólido y gaseoso; el azufre se encuentra, además, en varios tipos de meteoritos y se cree que la mancha oscura que puede observarse cerca del cráter lunar Aristarco puede ser un depósito de azufre.

Compuestos

Muchos de los olores desagradables de la materia orgánica se deben a compuestos que contienen azufre como el sulfuro de hidrógeno Los sulfuros metálicos se encuentran en la naturaleza, sobre todo el de hierro (pirita) que puede presentar resistencia negativa y la galena, sulfuro de plomo natural, en el que por vez primera se observó el efecto semiconductor del rectificado.Los óxidos más importantes son el dióxido de azufre, SO2 que en agua forma una solución de ácido sulfuroso, y el trióxido de azufre, SO3, que en solución forma el ácido sulfúrico; siendo los sulfitos y sulfatos las sales respectivas.

Precauciones

El disulfuro de carbono, el sulfuro de hidrógeno (sulfhídrico), y el dióxido de azufre deben manejarse con precaución.El sulfhídrico y algunos de sus derivados, los mercaptanos, son bastante tóxicos (más que cianuro). Aunque muy maloliente incluso en concentraciones bajas, cuando la concentración se incrementa el sentido del olfato rápidamente se satura o se narcotiza desapareciendo el olor por lo que a las víctimas potenciales de la exposición les puede pasar desapercibida su presencia en el aire hasta que se manifiestan sus efectos, posiblemente mortales.El dióxido de azufre reacciona con el agua atmosférica para producir la lluvia ácida. Irrita las mucosidades y los ojos y provoca tos al ser inhalado.Los vapores del ácido sulfúrico pueden provocar hemorragias en los pulmones, llenándolos de sangre con la consiguientemente asfixia

Sulfuro de hidrógeno:

El ácido sulfhídrico (H2S(aq)) es un ácido inorgánico, formado por la disolución y disociación en agua del sulfuro de hidrógeno (H2S, un gas que huele a huevos putrefactos). Es decir que se le llama ácido sulfhídrico cuando se halla disuelto en agua. Con bases fuertes forma sales, los sulfuros. En estado gaseoso se le conoce con el nombre de sulfuro de hidrógeno. Su punto de ebullición es de 212.86°K.

General

El ácido sulfhídrico ocurre naturalmente en el petróleo crudo, gas natural, gases volcánicos y manantiales de aguas termales. El ácido sulfhídrico (H2S) es un gas inflamable, incoloro con un olor característico a huevos podridos. Se le conoce comúnmente como ácido hidrosulfúrico o gas de alcantarilla. La gente puede detectar su olor a niveles muy bajos. Es uno de los principales compuestos causantes de las molestias por malos olores. Por esto se han desarrollado diferentes procesos de desodorización que lo eliminan del aire contaminado.

Síntesis

En el laboratorio el sulfhídrico se puede generar convenientemente por reacción del ácido clorhídrico con sulfuro férrico FeS. Otro método es el calentamiento de una mezcla de parafina con azufre elemental. En la industria el sulfhídrico es un subproducto de la limpieza del gas natural o de biogás que suele acompañar con concentraciones de hasta el 1–2 %.

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL:

I. ESTADO ALOTRÓPICO DEL AZUFRE.

General

Nombre Sulfuro de hidrógeno

Fórmula química

H2S

Apariencia gas incoloro

Físicas

Peso molecular 34,1 uma

Punto de fusión 187 K (-86 °C)

Punto de ebullición

213 K (-60 °C)

Solubilidad 0,33 g en 100g de agua

Riesgos

IngestiónPuede causar náuseas y vómitos.

InhalaciónPeligroso, puede ser fatal.

PielPuede causar picazón y dolor.

OjosPuede causar quemaduras.

a) AZUFRE PLÁSTICO.- Para su obtención se procede a someter a calentamiento azufre ortorrómbico(color amarillo verdoso)en un tubo de ensayo, al seguir calentando, se transforma en un liquido viscoso, adquiriendo una coloración oscura, conforme se sigue calentando se vuelve mas fluido y se torna de una coloración parda, esta sustancia es vaciada en un vaso de precipitado con agua fría, al sacarlo del agua se obtiene azufre plástico de consistencia fibrosa, que gradualmente regresa a su estado inicial.

b) AZUFRE MONOCLÍNICO.- Esta forma alotrópica del azufre se obtiene calentando el azufre levemente sin dejar que se oscurezca, después es vaciado cuidadosamente sobre un embudo con un papel de filtro, se deja enfriar lentamente antes que alcance la temperatura ambiente , el papel de filtro se abre, se observan pequeños cristales en forma de agujas amarillas, este es el azufre monoclínico, se sabe que a 95,6 ºC existe el equilibrio:

c) AZUFRE COLOIDAL.- Para la preparación del azufre coloidal se procede a verter sobre con un tubo de ensayo que contiene tiosulfato de sodio, acido clorhídrico diluido, se observa que la solución se enturbia de un color blanco cremoso, debido ala presencia de azufre libre en su estado coloidal.

NDECANTACIO

Na2S2O3(s) +HCl (dil) S +NaHSO3 + NaCl

HCl

Na2S2O3

II. PROPIEDADES REDUCTORAS DEL AZUFRE.

Se vierte en un tubo de ensayo acido nítrico concentrado , se agrega azufre en polvo y se calienta hasta llegar ala temperatura de ebullición , se observa el desprendimiento de un gas pardo rojizo que es el dióxido de nitrógeno que se forma producto de la reacción , la solución se decanta en otro tubo de ensayo y se le agrega cloruro de bario , formándose un precipitado blanco lechoso comprobando que la solución se trataba de acido sulfúrico ya que el precipitado era sulfato de bario .

6HNO3 (cc) + S H2SO4 + 6NO2 + 2H2O

H2SO4 + BaCl2 BaSO4 + 2HCl

HNO3 NO2 BaCl2

S(s) PRECIPITADO z

BaSO4

III. EL IÓN SULFURO COMO AGENTE REDUCTOR.

a) Se procede a preparar sulfuro de hidrogeno, haciendo reaccionar trozos de pirita con acido clorhídrico en calor, se hace burbujear una corriente de sulfuro de hidrogeno en un tubo de ensayo que

contiene KI (complejo color amarillo), conforme reacciona el color de la solución se va aclarando, se agita y se observa azufre en suspensión.

I2 + KI KI3

H2S + I2 2HI + S

H2S (g)

KI3

b) También el sulfuro de hidrogeno es burbujeando en agua , formando sulfuro de hidrogeno acuoso , a esta sustancia se agrega acido nítrico concentrado y se somete a calor , se observa la coloración blanco lechoso de la solución que es azufre libre , por el mal estado del acido nítrico concentrado , el azufre no paso a acido sulfúrico.

2HNO3 + 3H2S 2NO + 3S + 4H2O

RECOMENDACIONES:

Antes de comenzar con la experiencia, debemos de lavar y secar bien los materiales que vamos a usar en el experimento.

Debemos de tener cuidado al momento de manipular los reactivos que usaremos en el experimento.

Debemos de tener cuidado al manipular el mechero y los tubos de ensayo, ya que estos últimos se pueden romper fácilmente.

CONCLUSIONES:

Con la primera experiencia observamos tres tipos de métodos en el cual nos ayudara a obtener tres tipos de azufre (plástico, monoclínico y coloidal), con lo cual nosotros distinguiremos.

En la segunda parte de la experiencia observamos la propiedad reductora del azufre, ya qu7e este hace que el nitrógeno pase de +5 a +4, lo cual nos ayudara en la industria.

En la ultima experiencia vemos que el ion sulfuro es un agente reductor, ya que el azufre pasa de –2 a 0, lo cual nos indica azufre libre, y lo identificamos por su color lechoso y por su olor característico.

BIBLIOGRAFIA:

practicas de químicas general inorgánica……….V.Semishin.Edit.Mur. Año 1967

Química análisis de principios………………..academia cesar vallejo. . y aplicaciones Edit. lumbreras año :2000

Química inorgánica básica ………………..colton welkenson.Edit lemusa Año 1995