O que é Enxofre?
Enxofre (símbolo S) é o elemento 16 da tabela periódica, um não metal do período 3, grupo 16. Amarelo, quebradiço e responsável pelo cheiro de fósforos riscados, ovos podres e fontes vulcânicas. À temperatura ambiente, é um sólido.
S · Elemento 16 · Não metal
Amarelo, quebradiço e responsável pelo cheiro de fósforos riscados, ovos podres e fontes vulcânicas.
Estrutura
Não é um diagrama de pontos em anéis — é uma amostra de Monte-Carlo da densidade de probabilidade real |ψ|² para cada subcamada ocupada. Arraste para rodar. O azul e o violeta indicam sinais opostos da função de onda, o que torna possível a ligação química.
Valores medidos
Cada barra mostra onde enxofre se situa entre todos os 118 elementos para essa propriedade.
Fontes: massas atómicas padrão da IUPAC de 2021 · CRC Handbook of Chemistry and Physics · NIST. Os valores marcados com ~ são previstos, e não medidos.
Tamanho, em escala
Raio de 105 pm — isso corresponde a 0,105 nm, portanto cerca de 4,76 milhões deles lado a lado cobririam um milímetro.
Faixa térmica
Enxofre permanece líquido em uma faixa de 329 K, de 388 K a 718 K.
A história
Sólido amarelo com odor característico. Essencial para as proteínas.
O enxofre tem a distinção de ser um dos poucos elementos conhecidos pelas civilizações antigas em sua forma pura. Alquimistas chineses por volta de 500 a.C. chamavam-no de "liu huang" (amarelo fluido) e usavam-no nas primeiras formulações de pólvora. Os antigos egípcios empregavam o enxofre na mumificação e na medicina, enquanto o filósofo grego Plínio, o Velho (23-79 d.C.) documentou seu uso para fumigação e fins medicinais em sua "História Natural".
O nome do elemento deriva do latim "sulfurium", relacionado a "sulfur", que significa "queimar". Os antigos romanos o conheciam como "sulphur" e o associavam à atividade vulcânica, especialmente ao redor do Monte Vesúvio e das ilhas vulcânicas da Sicília.
Jabir ibn Hayyan (721-815 d.C.), considerado o pai da química, identificou o enxofre como um dos princípios fundamentais da matéria em sua teoria enxofre-mercúrio. Esse polímata persa propôs que todos os metais continham proporções variadas de enxofre e mercúrio, uma teoria que dominou o pensamento alquímico durante séculos. Sua obra "Kitab al-Khawass al-kabir" descreveu as propriedades e os métodos de purificação do enxofre.
A compreensão moderna do enxofre começou com Antoine Laurent Lavoisier (1743-1794), que provou definitivamente que o enxofre era um elemento em seus experimentos inovadores de 1777. Trabalhando em seu laboratório no Arsenal de Paris, Lavoisier demonstrou que o enxofre não podia ser decomposto em substâncias mais simples e o incluiu em sua famosa lista de 33 elementos de 1789, no "Traité Élémentaire de Chimie".
O aluno de Lavoisier, Joseph Louis Gay-Lussac (1778-1850), e seu colega Louis Jacques Thénard (1777-1857) confirmaram ainda mais a natureza elementar do enxofre em 1809, mostrando que o sulfeto de hidrogênio continha apenas hidrogênio e enxofre, sem componentes ocultos.
A importância industrial do enxofre explodiu durante o século XIX. Peregrine Phillips, fabricante britânico de vinagre, patenteou o processo de contacto para a produção de ácido sulfúrico em 15 de outubro de 1831. Seu método usava catalisadores de platina para converter eficientemente dióxido de enxofre em trióxido de enxofre, revolucionando a fabricação de produtos químicos.
Nicolas Leblanc (1742-1806) havia desenvolvido anteriormente o processo Leblanc em 1791, que exigia enormes quantidades de ácido sulfúrico para a produção de carbonato de sódio, impulsionando a demanda mundial por enxofre.
O químico teuto-americano Herman Frasch (1851-1914) resolveu o desafio de extrair enxofre de depósitos subterrâneos com seu engenhoso processo, patenteado em 1894. Trabalhando para a Union Sulfur Company na Louisiana, Frasch desenvolveu um método que usava água superaquecida (160°C) para derreter o enxofre subterrâneo e ar comprimido para forçá-lo até a superfície.
Em 26 de dezembro de 1894, na Sulphur Mine, Louisiana, o primeiro poço Frasch produziu enxofre fundido, transformando a indústria mundial do enxofre. Em 1900, a produção americana de enxofre havia aumentado 100 vezes, tornando os Estados Unidos o principal produtor mundial de enxofre.
Eilhard Mitscherlich (1794-1863) descobriu as formas alotrópicas do enxofre em 1823, identificando cristais rômbicos e monoclínicos. O químico sueco Jöns Jacob Berzelius (1779-1848) determinou a massa atômica do enxofre como 32.07 em 1818, valor notavelmente próximo do valor aceito atualmente, 32.065.
O século XX trouxe a compreensão do papel do enxofre na bioquímica, com Frederick Gowland Hopkins descobrindo os aminoácidos que contêm enxofre, cisteína e metionina, o que lhe rendeu o Prémio Nobel de Fisiologia de 1929.
Aplicações
O enxofre é convertido principalmente em ácido sulfúrico (H₂SO₄) por meio do processo de contacto, inventado por Peregrine Phillips em 1831. Esse processo de três etapas envolve:
As plantas modernas produzem até 3.000 toneladas por dia, com eficiência de conversão de 99,5%. Entre os maiores produtores estão a Mosaic Company (Flórida) e a Nutrien (Canadá).
O ácido sulfúrico é essencial para produzir fertilizantes fosfatados, como superfosfato e superfosfato triplo. A reação Ca₃(PO₄)₂ + 2H₂SO₄ → Ca(H₂PO₄)₂ + 2CaSO₄ cria fósforo solúvel em água. A Cargill e a CF Industries operam enormes instalações de conversão de enxofre em fertilizantes em todo o Meio-Oeste americano.
O ácido sulfúrico remove impurezas no refino de petróleo por meio de processos de alquilação. A ExxonMobil e a Chevron usam ácido sulfúrico a 40-60% para catalisar a combinação de isobutano com alcenos, produzindo componentes de gasolina de alta octanagem. Uma única refinaria consome 200-500 toneladas de ácido sulfúrico diariamente.
O ácido sulfúrico lixivia cobre de minérios de baixo teor por meio da lixiviação em pilha. Nas operações da Freeport-McMoRan no Arizona, o minério triturado é irrigado com ácido sulfúrico diluído (pH 1.5-2.0), dissolvendo o cobre na forma de sulfato de cobre. Esse processo recupera 60-90% do cobre de minérios que contêm apenas 0.4-0.8% de cobre.
Os compostos de enxofre são intermediários fundamentais:
A descoberta de Charles Goodyear em 1839 usa enxofre elementar para formar ligações cruzadas entre polímeros de borracha. A fabricação moderna de pneus na Bridgestone e na Michelin usa 1-3% de enxofre em massa, criando ligações dissulfeto entre as cadeias poliméricas. Esse processo transforma a borracha macia em um material durável e elástico, resistente a temperaturas extremas.
De onde vem
350 mg/kg da crosta terrestre · mais abundante do que 86% dos elementos
O enxofre é o 10º elemento mais abundante na crosta terrestre, com 260 ppm, e o 5º mais abundante no corpo humano. O elemento se concentra em ambientes geológicos específicos devido às suas propriedades químicas únicas e ao ciclo biológico.
Cristais de enxofre puro se formam por vários processos geológicos:
Mais de 200 minerais que contêm enxofre existem na natureza:
O enxofre sofre transformações complexas por meio de processos biológicos:
O enxofre se forma pela queima do silício em estrelas massivas (>8 massas solares), a temperaturas superiores a 3 bilhões de Kelvin. O processo: ²⁸Si + ⁴He → ³²S ocorre durante os estágios finais da evolução estelar. O enxofre-16 possui um "número mágico" de protões, o que o torna excepcionalmente estável. Meteoritos contêm enxofre na forma de troilita (FeS) e oldhamita (CaS), fornecendo evidências da química do sistema solar primitivo.
A água do mar contém aproximadamente 905 ppm de enxofre na forma de íons sulfato (SO₄²⁻), sendo o segundo ânion mais abundante depois do cloreto. Fontes hidrotermais de dorsais meso-oceânicas depositam minerais de enxofre a partir da reação de fluidos vulcânicos quentes com a água do mar fria, criando chaminés de "fumadores negros" ricas em sulfetos de cobre, zinco e chumbo.
Manuseio
O enxofre elementar tem toxicidade notavelmente baixa, com uma DL50 oral de >5.000 mg/kg em ratos, sendo praticamente atóxico. No entanto, os compostos de enxofre apresentam riscos significativos:
Enxofre elementar: Armazene em locais frescos e secos, longe de oxidantes. A poeira de enxofre pode criar riscos de explosão - mantenha a umidade acima de 65% e use equipamentos antiestáticos. Aterre todos os recipientes e evite atividades que gerem atrito.
Ácido sulfúrico: Armazene em recipientes de parede dupla, mantendo a temperatura abaixo de 40°C. Sempre adicione o ácido à água, nunca a água ao ácido. Disponibilize estações de lavagem ocular de emergência a até 25 pés das áreas de armazenamento.
O enxofre queima a 248°C, produzindo dióxido de enxofre tóxico. A poeira de enxofre pode formar misturas explosivas no ar (35-1400 g/m³). Use spray de água para resfriar o enxofre em combustão; nunca use extintores de CO₂ ou de produtos químicos secos em grandes incêndios de enxofre.
Respostas rápidas
Enxofre (símbolo S) é o elemento 16 da tabela periódica, um não metal do período 3, grupo 16. Amarelo, quebradiço e responsável pelo cheiro de fósforos riscados, ovos podres e fontes vulcânicas. À temperatura ambiente, é um sólido.
[Ne] 3s² 3p⁴, resultando em 3 camadas ocupadas com a distribuição 2, 8, 6. Sua camada externa contém 6 eletrões, o que determina seu comportamento nas ligações.Enxofre derrete a 388.4 K (115.2 °C) e entra em ebulição a 717.8 K (444.7 °C).
A massa atómica padrão de Enxofre é 32.06 u. Trata-se de uma média ponderada dos seus isótopos que ocorrem naturalmente, por isso raramente é um número inteiro.
Enxofre tem densidade de 2.067 g/cm³. A água tem 1.0 g/cm³, portanto um bloco de Enxofre é aproximadamente 2.1× mais pesado.
Enxofre tem eletronegatividade de Pauling igual a 2.58. A escala vai de 0,70 (frâncio, o menos ávido por eletrões) a 3,98 (flúor, o mais ávido). Valores nessa faixa intermediária tendem a formar ligações covalentes, em vez de ligações fortemente iónicas.
Enxofre é conhecido desde a Antiguidade — ocorre em uma forma utilizável sem fundição, portanto nenhuma pessoa pode ser creditada por sua descoberta. O nome vem de sânscrito sulvere, via latim sulphurium.
Enxofre constitui sobre 350 mg/kg da crosta terrestre — é comum o suficiente para ser extraído em grande escala.