16 S Soufre 32.06
non-métal p-block Period 3 Group 16

Soufre

S · Element 16 · Chalcogens

Yellow, brittle, and responsible for the smell of struck matches, rotten eggs and volcanic vents.

ÉTAT À 20°C solide
MASSE ATOMIQUE 32.06 u
ELECTRON CONFIGURATION [Ne] 3s² 3p⁴

Structure

L’atome de soufre

Ce n’est pas un diagramme de points sur des anneaux — c’est un échantillon de Monte-Carlo de la masse volumique de probabilité réelle |ψ|² pour chaque sous-couche occupée. Faites glisser pour faire pivoter. Le bleu et le violet indiquent les signes opposés de la fonction d’onde, ce qui rend la liaison possible.

Nuage orbital

Valeurs mesurées

Fiche de propriétés

Chaque barre montre où se situe soufre parmi les 118 éléments pour cette propriété.

Physique

Densité 2.067 g/cm³ 18%
Point de Fusion 388.4 K 22%
Point d'Ébullition 717.8 K 18%
Chaleur spécifique 0.71 J/g·K
Conductivité Thermique 0.21 W/m·K 13%

Atomique

Rayon Atomique 105 pm 9%
Rayon covalent 105 pm
Rayon de Van der Waals 180 pm

Électronique

Électronégativité 2.58 92%
Énergie d’ionisation 999.6 kJ/mol 85%
Affinité Électronique 200.7 kJ/mol 91%

Présence

Abondance dans la croûte 350 mg/kg 86%

Identité

SymboleS
Numéro atomique16
Masse atomique32.06 u
Catégorienon-métal
Blocp
Structure cristallineorthorhombique
États d’oxydation-2, -1, +1, +2, +3, +4, +5, +6
DécouvertePrehistoric
Découvert parKnown since antiquity

Sources : masses atomiques standard de l’IUPAC 2021 · CRC Handbook of Chemistry and Physics · NIST. Les valeurs marquées ~ sont prédites et non mesurées.

Taille, à l’échelle

How big is a soufre atom?

Radius 105 pm — that is 0.105 nm, so about 4762 million of them side by side would span a millimetre.

Plage thermique

Solid, liquid, gas — and when

Soufre is liquid over a 329 K window, from 388 K to 718 K.

Où il se situe

Position dans le tableau

Soufre sits in period 3, group 16. Everything in group 16 shares the same outer-electron count, which is why they behave so similarly.

OTHER NON-MÉTAUX

All non-métaux

L’histoire

Ce qu’est soufre et comment nous l’avons découvert

Solide jaune à l’odeur caractéristique. Essentiel aux protéines.

The discovery of soufre

La découverte et l’histoire du soufre

Connaissances anciennes et premières utilisations

Le soufre a la particularité d’être l’un des rares éléments connus des civilisations anciennes sous sa forme pure. Les alchimistes chinois, vers 500 avant notre ère, l’appelaient « liu huang » (jaune coulant) et l’utilisaient dans les premières formulations de poudre à canon. Les anciens Égyptiens employaient le soufre pour la momification et la médecine, tandis que le philosophe grec Pline l’Ancien (23–79 de notre ère) a décrit son utilisation pour la fumigation et à des fins médicinales dans son « Histoire naturelle ».

Le nom de l’élément dérive du latin « sulfurium », apparenté à « sulfur », qui signifie « brûler ». Les anciens Romains le connaissaient sous le nom de « sulphur » et l’associaient à l’activité volcanique, notamment autour du Vésuve et des îles volcaniques de Sicile.

Contributions islamiques médiévales

Jabir ibn Hayyan (721–815 de notre ère), considéré comme le père de la chimie, a identifié le soufre comme l’un des principes fondamentaux de la matière dans sa théorie soufre-mercure. Ce polymathe persan proposait que tous les métaux contiennent des proportions variables de soufre et de mercure, une théorie qui a dominé la pensée alchimique pendant des siècles. Son ouvrage « Kitab al-Khawass al-kabir » décrivait les propriétés du soufre et les méthodes de purification.

La classification révolutionnaire d’Antoine Lavoisier

La compréhension moderne du soufre a commencé avec Antoine Laurent Lavoisier (1743–1794), qui a démontré de manière définitive que le soufre était un élément lors de ses expériences révolutionnaires de 1777. Dans son laboratoire de l’Arsenal de Paris, Lavoisier a démontré que le soufre ne pouvait pas être décomposé en substances plus simples et l’a inclus dans sa célèbre liste de 33 éléments publiée en 1789 dans le « Traité Élémentaire de Chimie ».

L’élève de Lavoisier, Joseph Louis Gay-Lussac (1778–1850), et son collègue Louis Jacques Thénard (1777–1857) ont confirmé en 1809 la nature élémentaire du soufre en montrant que le sulfure d’hydrogène ne contenait que de l’hydrogène et du soufre, sans composants cachés.

Révolution industrielle et procédé de contact

L’importance industrielle du soufre a explosé au cours du XIXᵉ siècle. Peregrine Phillips, fabricant britannique de vinaigre, a breveté le procédé de contact pour la production d’acide sulfurique le 15 octobre 1831. Sa méthode utilisait des catalyseurs au platine pour convertir efficacement le dioxyde de soufre en trioxyde de soufre, révolutionnant la fabrication de produits chimiques.

Nicolas Leblanc (1742–1806) avait auparavant mis au point le procédé Leblanc en 1791, qui nécessitait d’énormes quantités d’acide sulfurique pour produire du carbonate de sodium, stimulant la demande mondiale de soufre.

La révolution du procédé Frasch

Le chimiste germano-américain Herman Frasch (1851–1914) a résolu le problème de l’extraction du soufre des gisements souterrains grâce à son procédé ingénieux, breveté en 1894. Travaillant pour Union Sulfur Company en Louisiane, Frasch a mis au point une méthode utilisant de l’eau surchauffée (160°C) pour faire fondre le soufre souterrain et de l’air comprimé pour le pousser vers la surface.

Le 26 décembre 1894, à la mine de Sulphur, en Louisiane, le premier puits Frasch a produit du soufre fondu, transformant l’industrie mondiale du soufre. En 1900, la production américaine de soufre avait été multipliée par 100, faisant des États-Unis le premier producteur mondial de soufre.

La science moderne du soufre

Eilhard Mitscherlich (1794–1863) a découvert les formes allotropiques du soufre en 1823, en identifiant les cristaux rhombiques et monocliniques. Le chimiste suédois Jöns Jacob Berzelius (1779–1848) a déterminé la masse atomique du soufre à 32.07 en 1818, une valeur remarquablement proche de la valeur acceptée aujourd’hui, 32.065.

Le XXᵉ siècle a permis de comprendre le rôle du soufre en biochimie, notamment grâce à Frederick Gowland Hopkins, qui a découvert les acides aminés contenant du soufre, la cystéine et la méthionine, ce qui lui a valu le prix Nobel de physiologie en 1929.

Applications

À quoi sert soufre

Applications industrielles du soufre

Production d’acide sulfurique (85 % de l’utilisation du soufre)

Le soufre est principalement transformé en acide sulfurique (H₂SO₄) par le procédé de contact, inventé par Peregrine Phillips en 1831. Ce procédé en trois étapes comprend :

  • Étape 1 : combustion du soufre dans l’air pour former du dioxyde de soufre (S + O₂ → SO₂)
  • Étape 2 : oxydation catalytique à l’aide de pentoxyde de vanadium à 450°C (2SO₂ + O₂ → 2SO₃)
  • Étape 3 : absorption dans de l’acide sulfurique concentré pour éviter la formation de brouillard acide

Les usines modernes produisent jusqu’à 3 000 tonnes par jour, avec un rendement de conversion de 99,5 %. Les principaux producteurs comprennent Mosaic Company (Floride) et Nutrien (Canada).

Fabrication d’engrais

L’acide sulfurique est essentiel à la production d’engrais phosphatés tels que le superphosphate et le superphosphate triple. La réaction Ca₃(PO₄)₂ + 2H₂SO₄ → Ca(H₂PO₄)₂ + 2CaSO₄ produit du phosphore soluble dans l’eau. Cargill et CF Industries exploitent d’immenses installations de transformation du soufre en engrais dans tout le Midwest américain.

Raffinage du pétrole

L’acide sulfurique élimine les impuretés lors du raffinage du pétrole grâce aux procédés d’alkylation. ExxonMobil et Chevron utilisent de l’acide sulfurique à 40–60 % pour catalyser la combinaison de l’isobutane avec des alcènes, produisant des composants d’essence à indice d’octane élevé. Une seule raffinerie consomme quotidiennement 200–500 tonnes d’acide sulfurique.

Traitement des métaux et exploitation minière

L’acide sulfurique lixivie le cuivre des minerais pauvres par lixiviation en tas. Dans les installations de Freeport-McMoRan en Arizona, le minerai concassé est irrigué avec de l’acide sulfurique dilué (pH 1.5–2.0), dissolvant le cuivre sous forme de sulfate de cuivre. Ce procédé récupère 60–90 % du cuivre contenu dans des minerais n’en contenant que 0.4–0.8 %.

Fabrication de produits chimiques

Les composés soufrés sont des intermédiaires essentiels :

  • Dioxyde de soufre (SO₂) : conservateur alimentaire (E220) et antiseptique pour le vin
  • Disulfure de carbone (CS₂) : production de rayonne viscose dans les installations de Lenzing AG
  • Sulfure d’hydrogène (H₂S) : source de soufre pur par le procédé Claus dans les raffineries de pétrole
  • Chlorures de soufre : accélérateurs de vulcanisation du caoutchouc

Vulcanisation du caoutchouc

La découverte de Charles Goodyear en 1839 utilise le soufre élémentaire pour créer des liaisons entre les polymères du caoutchouc. La fabrication moderne de pneus chez Bridgestone et Michelin utilise 1–3 % de soufre en masse, créant des liaisons disulfure entre les chaînes polymères. Ce procédé transforme le caoutchouc souple en un matériau durable et élastique, résistant aux températures extrêmes.

Applications quotidiennes du soufre

Produits agricoles

  • Poudre de soufre pour le jardin - réduction du pH du sol pour les plantes acidophiles telles que les myrtilles et les azalées
  • Engrais sulfatés - sulfate d’ammonium (21-0-0-24S) provenant de fabricants comme Simplot
  • Pulvérisations fongicides - poudres de soufre organique pour lutter contre l’oïdium sur les raisins et les rosiers
  • Compléments pour le bétail - blocs de soufre pour les bovins afin de prévenir les carences minérales

Soins personnels et santé

  • Traitements contre l’acné - savons et crèmes au soufre (marques : De La Cruz, Grisi)
  • Shampooings antipelliculaires - sulfure de sélénium dans Head & Shoulders Clinical Strength
  • Médicaments contre l’arthrite - compléments de MSM (méthylsulfonylméthane)
  • Affections cutanées - pommades au soufre contre la dermatite séborrhéique et la rosacée

Aliments et boissons

  • Conservation du vin - le dioxyde de soufre (SO₂) empêche l’oxydation et la croissance bactérienne
  • Fruits secs - les sulfites des abricots et des raisins secs préservent la couleur et la fraîcheur
  • Transformation des aliments - le métabisulfite de potassium comme agent antimicrobien
  • Brassage de la bière - les composés soufrés servent à fabriquer des comprimés de Campden pour la désinfection

Usages domestiques et industriels

  • Allumettes - soufre dans les têtes d’allumettes à inflammation sur toute surface et les bandes des allumettes de sûreté
  • Poudre à canon - poudre noire traditionnelle (75 % de salpêtre, 15 % de charbon, 10 % de soufre)
  • Production de papier - procédé de fabrication à la pâte au sulfite dans les usines d’International Paper
  • Photographie - virages au sulfure d’argent pour les tirages artistiques en noir et blanc
  • Béton - béton de soufre pour les applications de construction résistantes aux produits chimiques

Automobile et transport

  • Fabrication de pneus - agent de vulcanisation dans tous les pneus en caoutchouc
  • Acide de batterie - électrolyte d’acide sulfurique dans les batteries automobiles au plomb
  • Additifs pour carburant - les composés organosoufrés améliorent la stabilité du carburant
  • Liquide de frein - composés soufrés dans les formulations DOT 3 et DOT 4

D’où il vient

Présence naturelle

350 mg/kg of Earth's crust · more abundant than 86% of elements

Présence naturelle du soufre

Abondance terrestre

Le soufre est le 10ᵉ élément le plus abondant de la croûte terrestre, avec 260 ppm, et le 5ᵉ élément le plus abondant dans le corps humain. L’élément se concentre dans certains environnements géologiques en raison de ses propriétés chimiques uniques et du cycle biologique.

Gisements de soufre élémentaire

Les cristaux de soufre pur se forment par plusieurs processus géologiques :

  • Régions volcaniques : le Vésuve (Italie), le Kawah Ijen (Indonésie) et Yellowstone (États-Unis) contiennent du soufre natif issu de l’oxydation du sulfure d’hydrogène
  • Dômes de sel : la côte du golfe du Texas et de la Louisiane abrite d’immenses gisements de soufre pouvant atteindre 150 mètres d’épaisseur, formés par réduction bactérienne du gypse
  • Sources chaudes : le soufre précipite lorsque des eaux riches en sulfure d’hydrogène entrent en contact avec l’oxygène à Rotorua (Nouvelle-Zélande) et à Mammoth Hot Springs

Minéraux soufrés

Plus de 200 minéraux contenant du soufre existent dans la nature :

  • Pyrite (FeS₂) : « or des fous » - minéral soufré le plus courant, présent dans le monde entier
  • Galène (PbS) : principal minerai de plomb, grands gisements au Missouri, en Australie et au Pérou
  • Sphalérite (ZnS) : principal minerai de zinc, abondante dans les gisements de type Mississippi Valley
  • Chalcopyrite (CuFeS₂) : minerai de cuivre le plus important, présent dans les gisements porphyriques
  • Gypse (CaSO₄·2H₂O) : minéral évaporitique formant d’épaisses couches dans les roches sédimentaires
  • Anhydrite (CaSO₄) : se forme lorsque le gypse se déshydrate en profondeur

Cycle biologique du soufre

Le soufre subit des transformations complexes au cours de processus biologiques :

  • Milieux marins : le phytoplancton produit du sulfure de diméthyle (DMS), ce qui influence la formation des nuages et le climat
  • Écosystèmes du sol : les bactéries sulfatoréductrices transforment les sulfates en sulfure d’hydrogène dans des conditions anaérobies
  • Bactéries des sources chaudes : des organismes thermophiles comme Sulfolobus oxydent le soufre à des températures supérieures à 80°C
  • Métabolisme végétal : les légumes crucifères (brocoli, ail) concentrent des composés organosoufrés

Origines cosmiques et stellaires

Le soufre se forme par combustion du silicium dans les étoiles massives (>8 masses solaires), à des températures supérieures à 3 milliards de kelvins. Le processus ²⁸Si + ⁴He → ³²S se produit durant les dernières étapes de l’évolution stellaire. Le soufre-16 possède un « nombre magique » de protons, ce qui le rend exceptionnellement stable. Les météorites contiennent du soufre sous forme de troïlite (FeS) et d’oldhamite (CaS), témoignant de la chimie des débuts du système solaire.

Chimie des océans

L’eau de mer contient environ 905 ppm de soufre sous forme d’ions sulfate (SO₄²⁻), ce qui en fait le deuxième anion le plus abondant après le chlorure. Les sources hydrothermales des dorsales médio-océaniques déposent des minéraux soufrés issus de la réaction de fluides volcaniques chauds avec l’eau de mer froide, créant des cheminées de « fumeurs noirs » riches en sulfures de cuivre, de zinc et de plomb.

Manipulation

Sécurité

Informations de sécurité sur le soufre

Toxicité et risques pour la santé

Le soufre élémentaire présente une toxicité remarquablement faible, avec une DL50 orale de >5 000 mg/kg chez le rat, ce qui le rend pratiquement non toxique. Toutefois, les composés soufrés présentent des risques importants :

  • Sulfure d’hydrogène (H₂S) : gaz extrêmement toxique, mortel à 500–1000 ppm en quelques minutes
  • Dioxyde de soufre (SO₂) : irritant respiratoire, limite OSHA de 5 ppm (TWA de 8 heures)
  • Disulfure de carbone (CS₂) : neurotoxique affectant le système nerveux central, limite OSHA de 20 ppm

Réglementation OSHA et limites d’exposition

  • Poussière de soufre élémentaire : 15 mg/m³ de poussière totale, 5 mg/m³ de fraction respirable
  • Acide sulfurique : 1 mg/m³ (TWA de 8 heures), niveau de danger immédiat de 15 mg/m³
  • Sulfure d’hydrogène : limite plafond de 10 ppm, pic maximal de 50 ppm pendant 10 minutes

Équipement de protection individuelle (EPI)

  • Protection respiratoire : masques N95 contre la poussière de soufre, appareils à adduction d’air dans les environnements contenant du H₂S
  • Protection des yeux : lunettes de sécurité lors de la manipulation de composés soufrés
  • Protection de la peau : gants en nitrile, vêtements résistants aux produits chimiques pour les acides
  • Protection des pieds : bottes résistantes aux produits chimiques dans les environnements industriels

Manipulation et stockage sûrs

Soufre élémentaire : stocker dans un endroit frais et sec, à l’écart des oxydants. La poussière de soufre peut créer des risques d’explosion : maintenir l’humidité au-dessus de 65 % et utiliser un équipement antistatique. Mettre tous les conteneurs à la terre et éviter les activités générant des frottements.

Acide sulfurique : stocker dans des conteneurs à double paroi et maintenir la température en dessous de 40°C. Toujours ajouter l’acide à l’eau, jamais l’eau à l’acide. Installer des stations de rinçage oculaire d’urgence à moins de 25 pieds des zones de stockage.

Procédures d’urgence

  • Contact cutané avec de l’acide sulfurique : rincer immédiatement à l’eau pendant au moins 15 minutes et retirer les vêtements contaminés
  • Exposition des yeux : rincer à l’eau pendant au moins 15 minutes et consulter immédiatement un médecin
  • Exposition au sulfure d’hydrogène : se déplacer immédiatement à l’air libre, administrer de l’oxygène si disponible et appeler les services d’urgence
  • Ingestion : ne pas provoquer de vomissements en cas d’ingestion d’acides, donner de l’eau si la personne est consciente et consulter un médecin

Risques d’incendie et d’explosion

Le soufre brûle à 248°C en produisant du dioxyde de soufre toxique. La poussière de soufre peut former des mélanges explosifs dans l’air (35–1400 g/m³). Utiliser de l’eau pulvérisée pour refroidir le soufre en combustion ; ne jamais utiliser de CO₂ ni d’extincteurs à poudre chimique sur de grands incendies de soufre.

Réponses rapides

Soufre : questions fréquentes

What is Soufre?

Soufre (symbol S) is element 16 on the periodic table, a non-métal 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.

What is the electron configuration of Soufre?

Soufre's ground-state electron configuration is [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.

What are the melting and boiling points of Soufre?

Soufre melts at 388.4 K (115.2 °C) and boils at 717.8 K (444.7 °C).

What is the atomic mass of Soufre?

The standard atomic weight of Soufre is 32.06 u. That is a weighted average across its naturally occurring isotopes, which is why it is rarely a whole number.

How dense is Soufre?

Soufre has a density of 2.067 g/cm³. Water is 1.0 g/cm³, so a block of soufre is about 2.1× heavier.

What is the electronegativity of Soufre?

Soufre 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.

Who discovered Soufre, and when?

Soufre 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.

How common is Soufre on Earth?

Soufre makes up about 350 mg/kg of the Earth's crust — common enough to be mined at scale.