What is Azufre?
Azufre (symbol S) is element 16 on the periodic table, a no metal in period 3, group 16. Yellow, brittle, and responsible for the smell of struck matches, rotten eggs and volcanic vents. At room temperature it is a solid.
Estructura
No es un diagrama de puntos sobre anillos, sino una muestra de Monte Carlo de la densidad de probabilidad real |ψ|² para cada subcapa ocupada. Arrastra para girar. El azul y el violeta indican signos opuestos de la función de onda, lo que hace posible el enlace químico.
Valores medidos
Cada barra muestra dónde se sitúa azufre entre los 118 elementos para esa propiedad.
Fuentes: pesos atómicos estándar de la IUPAC de 2021 · CRC Handbook of Chemistry and Physics · NIST. Los valores marcados con ~ son predichos y no medidos.
Tamaño, a escala
Radius 105 pm — that is 0.105 nm, so about 4762 million of them side by side would span a millimetre.
Intervalo térmico
Azufre is liquid over a 329 K window, from 388 K to 718 K.
La historia
Sólido amarillo con un olor característico. Esencial para las proteínas.
El azufre tiene la particularidad de ser uno de los pocos elementos conocidos por las civilizaciones antiguas en su forma pura. Los alquimistas chinos alrededor del 500 a. C. lo llamaban «liu huang» (amarillo fluido) y lo utilizaban en las primeras formulaciones de pólvora. Los antiguos egipcios empleaban azufre para la momificación y la medicina, mientras que el filósofo griego Plinio el Viejo (23-79 d. C.) documentó su uso para la fumigación y con fines medicinales en su «Historia natural».
El nombre del elemento deriva del latín «sulfurium», relacionado con «sulfur», que significa «arder». Los antiguos romanos lo conocían como «sulphur» y lo asociaban con la actividad volcánica, especialmente en torno al Vesubio y las islas volcánicas de Sicilia.
Jabir ibn Hayyan (721-815 d. C.), considerado el padre de la química, identificó el azufre como uno de los principios fundamentales de la materia en su teoría del azufre y el mercurio. Este polímata persa propuso que todos los metales contenían distintas proporciones de azufre y mercurio, una teoría que dominó el pensamiento alquímico durante siglos. Su obra «Kitab al-Khawass al-kabir» describía las propiedades del azufre y los métodos de purificación.
La comprensión moderna del azufre comenzó con Antoine Laurent Lavoisier (1743-1794), quien demostró definitivamente que el azufre era un elemento en sus innovadores experimentos de 1777. En su laboratorio del Arsenal de París, Lavoisier demostró que el azufre no podía descomponerse en sustancias más simples y lo incluyó en su famosa lista de 33 elementos de 1789, en «Traité Élémentaire de Chimie».
El alumno de Lavoisier, Joseph Louis Gay-Lussac (1778-1850), y su colega Louis Jacques Thénard (1777-1857) confirmaron posteriormente la naturaleza elemental del azufre en 1809 al demostrar que el sulfuro de hidrógeno contenía únicamente hidrógeno y azufre, sin componentes ocultos.
La importancia industrial del azufre creció enormemente durante el siglo XIX. Peregrine Phillips, fabricante británico de vinagre, patentó el proceso de contacto para producir ácido sulfúrico el 15 de octubre de 1831. Su método utilizaba catalizadores de platino para convertir eficazmente el dióxido de azufre en trióxido de azufre, revolucionando la fabricación de productos químicos.
Nicolas Leblanc (1742-1806) había desarrollado anteriormente el proceso Leblanc en 1791, que requería enormes cantidades de ácido sulfúrico para producir carbonato de sodio, impulsando la demanda mundial de azufre.
El químico germano-estadounidense Herman Frasch (1851-1914) resolvió el desafío de extraer azufre de yacimientos subterráneos con su ingenioso proceso, patentado en 1894. Mientras trabajaba para Union Sulfur Company en Luisiana, Frasch desarrolló un método que utilizaba agua sobrecalentada (160 °C) para fundir el azufre subterráneo y aire comprimido para forzarlo hasta la superficie.
El 26 de diciembre de 1894, en la mina Sulphur de Luisiana, el primer pozo Frasch produjo azufre fundido, transformando la industria mundial del azufre. Para 1900, la producción estadounidense de azufre había aumentado cien veces, convirtiendo a Estados Unidos en el principal productor mundial de azufre.
Eilhard Mitscherlich (1794-1863) descubrió las formas alotrópicas del azufre en 1823, identificando los cristales rómbicos y monoclínicos. El químico sueco Jöns Jacob Berzelius (1779-1848) determinó la masa atómica del azufre como 32,07 en 1818, un valor notablemente cercano al valor aceptado actualmente de 32,065.
El siglo XX aportó conocimientos sobre el papel del azufre en la bioquímica. Frederick Gowland Hopkins descubrió los aminoácidos que contienen azufre, cisteína y metionina, y recibió por ello el Premio Nobel de Fisiología de 1929.
Aplicaciones
El azufre se convierte principalmente en ácido sulfúrico (H₂SO₄) mediante el proceso de contacto, inventado por Peregrine Phillips en 1831. Este proceso de tres etapas incluye:
Las plantas modernas producen hasta 3000 toneladas al día, con una eficiencia de conversión del 99,5 %. Entre los mayores productores se encuentran Mosaic Company (Florida) y Nutrien (Canadá).
El ácido sulfúrico es esencial para producir fertilizantes fosfatados como el superfosfato y el superfosfato triple. La reacción Ca₃(PO₄)₂ + 2H₂SO₄ → Ca(H₂PO₄)₂ + 2CaSO₄ produce fósforo soluble en agua. Cargill y CF Industries operan enormes instalaciones de transformación de azufre en fertilizantes en todo el medio oeste estadounidense.
El ácido sulfúrico elimina impurezas durante el refinado del petróleo mediante procesos de alquilación. ExxonMobil y Chevron utilizan ácido sulfúrico al 40-60 % para catalizar la combinación de isobutano con alquenos y producir componentes de gasolina de alto octanaje. Una sola refinería consume entre 200 y 500 toneladas de ácido sulfúrico al día.
El ácido sulfúrico lixivia el cobre de minerales de baja ley mediante la lixiviación en pilas. En las operaciones de Freeport-McMoRan en Arizona, el mineral triturado se irriga con ácido sulfúrico diluido (pH 1,5-2,0), disolviendo el cobre en forma de sulfato de cobre. Este proceso recupera entre el 60 y el 90 % del cobre de minerales que contienen solo entre un 0,4 y un 0,8 % de cobre.
Los compuestos de azufre son intermediarios cruciales:
El descubrimiento de Charles Goodyear en 1839 utiliza azufre elemental para formar enlaces cruzados entre los polímeros del caucho. La fabricación moderna de neumáticos en Bridgestone y Michelin utiliza entre un 1 y un 3 % de azufre en masa, creando enlaces disulfuro entre las cadenas poliméricas. Este proceso transforma el caucho blando en un material duradero y elástico, resistente a temperaturas extremas.
De dónde procede
350 mg/kg of Earth's crust · more abundant than 86% of elements
El azufre es el décimo elemento más abundante en la corteza terrestre, con 260 ppm, y el quinto más abundante en el cuerpo humano. El elemento se concentra en determinados entornos geológicos debido a sus propiedades químicas únicas y a los ciclos biológicos.
Los cristales de azufre puro se forman mediante varios procesos geológicos:
En la naturaleza existen más de 200 minerales que contienen azufre:
El azufre experimenta transformaciones complejas mediante procesos biológicos:
El azufre se forma mediante la combustión del silicio en estrellas masivas (>8 masas solares), a temperaturas superiores a 3 mil millones de kelvin. El proceso ²⁸Si + ⁴He → ³²S ocurre durante las etapas finales de la evolución estelar. El azufre-16 tiene un «número mágico» de protones, lo que lo hace excepcionalmente estable. Los meteoritos contienen azufre en forma de troilita (FeS) y oldhamita (CaS), lo que aporta pruebas sobre la química del sistema solar primitivo.
El agua de mar contiene aproximadamente 905 ppm de azufre en forma de iones sulfato (SO₄²⁻), lo que lo convierte en el segundo anión más abundante después del cloruro. Las fuentes hidrotermales de las dorsales oceánicas depositan minerales de azufre por la reacción de fluidos volcánicos calientes con agua de mar fría, creando chimeneas conocidas como «fumadores negros», ricas en sulfuros de cobre, zinc y plomo.
Manejo
El azufre elemental tiene una toxicidad extraordinariamente baja, con una DL50 oral de >5000 mg/kg en ratas, por lo que prácticamente no es tóxico. Sin embargo, los compuestos de azufre presentan riesgos importantes:
Azufre elemental: Almacenar en lugares frescos y secos, lejos de oxidantes. El polvo de azufre puede crear riesgos de explosión: mantener la humedad por encima del 65 % y utilizar equipos antiestáticos. Conectar a tierra todos los recipientes y evitar actividades que generen fricción.
Ácido sulfúrico: Almacenar en recipientes de doble pared y mantener la temperatura por debajo de 40 °C. Añadir siempre el ácido al agua, nunca el agua al ácido. Instalar estaciones de lavado ocular de emergencia a menos de 25 pies de las zonas de almacenamiento.
El azufre arde a 248 °C y produce dióxido de azufre tóxico. El polvo de azufre puede formar mezclas explosivas con el aire (35-1400 g/m³). Utilizar agua pulverizada para enfriar el azufre en combustión; nunca utilizar extintores de CO₂ ni de productos químicos secos en incendios grandes de azufre.
Respuestas rápidas
Azufre (symbol S) is element 16 on the periodic table, a no metal in period 3, group 16. Yellow, brittle, and responsible for the smell of struck matches, rotten eggs and volcanic vents. At room temperature it is a solid.
[Ne] 3s² 3p⁴, giving 3 occupied shells holding 2, 8, 6 electrons respectively. Its outer shell holds 6 electrons, which is what sets its bonding behaviour.Azufre melts at 388.4 K (115.2 °C) and boils at 717.8 K (444.7 °C).
The standard atomic weight of Azufre is 32.06 u. That is a weighted average across its naturally occurring isotopes, which is why it is rarely a whole number.
Azufre has a density of 2.067 g/cm³. Water is 1.0 g/cm³, so a block of azufre is about 2.1× heavier.
Azufre has a Pauling electronegativity of 2.58. The scale runs from 0.70 (francium, the least greedy for electrons) to 3.98 (fluorine, the most). Values in this middle band tend to form covalent rather than strongly ionic bonds.
Azufre has been known since antiquity — it occurs in a form usable without smelting, so no single person can be credited with its discovery. The name comes from sanskrit sulvere, via Latin sulphurium.
Azufre makes up about 350 mg/kg of the Earth's crust — common enough to be mined at scale.