Dióxido de azufre

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El dióxido de azufre, u óxido de azufre (IV), es un óxido cuya fórmula molecular es SO2. Es un gas tóxico responsable del olor de los fósforos quemados. Se libera de forma natural por la actividad volcánica y se produce como subproducto de la extracción de cobre y la quema de combustibles fósiles contaminados con compuestos de azufre.

El SO2 es una molécula doblada con un grupo de puntos de simetría C2v. Un enfoque de la teoría de enlace de valencia considerando sólo orbitales s y p describiría el enlace en términos de resonancia entre dos estructuras de resonancia.

Dos estructuras de resonancia de dióxido de azufre
Dos estructuras de resonancia de dióxido de azufre

Presencia natural

Se encuentra en la Tierra y existe en concentraciones muy pequeñas y en la atmósfera a aproximadamente 1 ppm. En otros planetas, puede encontrarse en varias concentraciones, siendo la más significativa la atmósfera de Venus, donde es el tercer gas atmosférico más significativo a 150 ppm.

Allí, se condensa para formar nubes, y es un componente clave de las reacciones químicas en la atmósfera del planeta y contribuye al calentamiento del planeta. Se ha implicado como un agente clave en el calentamiento del primer Marte, con estimaciones de concentraciones en la atmósfera inferior de hasta 100 ppm, aunque sólo existe en cantidades mínimas.

Tanto en Venus como en Marte, al igual que en la Tierra, se cree que su principal fuente es volcánica. La atmósfera de Io, un satélite natural de Júpiter, es de un 90% de dióxido de azufre y se piensa que también existen cantidades de trazas en la atmósfera de Júpiter.


Como hielo, se cree que existe en abundancia en las lunas de Galilea, como hielo o escarcha sublimante en el hemisferio posterior de Io, y en la corteza y el manto de Europa, Ganímedes y Calisto, posiblemente también en forma líquida y reaccionando fácilmente con el agua.

Producción de dióxido de azufre

Fórmula esquelética de dióxido de azufre con sus dimensiones
Fórmula esquelética de dióxido de azufre con sus dimensiones

El dióxido de azufre se produce principalmente para la fabricación de ácido sulfúrico (proceso de contacto). En los Estados Unidos, en 1979, se utilizaron 23,6 millones de toneladas (26.014.547 toneladas cortas de EE.UU.) de dióxido de azufre de esta manera, en comparación con 150 mil toneladas (165.347 toneladas cortas de EE.UU.) utilizadas para otros fines.

La mayor parte del dióxido de azufre se produce por la combustión de azufre elemental. Parte del dióxido de azufre también se produce al tostar pirita y otros minerales de sulfuro en aire.


Rutas de combustión

El dióxido de azufre es el producto de la quema de azufre o de la quema de materiales que contienen azufre:

Para ayudar a la combustión, se rocía azufre licuado (140-150 °C, 284-302 °F) a través de una boquilla atomizadora para generar finas gotas de azufre con una gran superficie. La reacción es exotérmica, y la combustión produce temperaturas de 1000-1600 °C (1832-2912 °F). La importante cantidad de calor producida se recupera mediante la generación de vapor que posteriormente puede ser convertido en electricidad.

La combustión del sulfuro de hidrógeno y de los compuestos organosulfurados procede de manera similar. Por ejemplo:


La torrefacción de minerales de sulfuro como la pirita, la esfalerita y el cinabrio (sulfuro de mercurio) también libera SO2:

Reducción de óxidos más altos

El dióxido de azufre también puede ser un subproducto en la fabricación de cemento de silicato de calcio; el CaSO4 se calienta con coque y arena en este proceso:

Hasta el decenio de 1970, se producían cantidades comerciales de ácido sulfúrico y cemento mediante este proceso en Whitehaven (Inglaterra). Al ser mezclado con esquisto o marga, y tostado, el sulfato liberaba gas de dióxido de azufre, usado en la producción de ácido sulfúrico, la reacción también producía silicato de calcio, un precursor en la producción de cemento.


A escala de laboratorio, la acción del ácido sulfúrico concentrado en caliente sobre virutas de cobre produce dióxido de azufre.

A partir de sulfitos

Los sulfitos resultan de la acción de la base acuosa sobre el dióxido de azufre:

La reacción inversa se produce al producirse la acidificación:


Usos del dióxido de azufre

El uso dominante y general del dióxido de azufre es la producción de ácido sulfúrico.

Precursor del ácido sulfúrico

El dióxido de azufre es un producto intermedio en la producción de ácido sulfúrico, que se convierte en trióxido de azufre y luego en óleum, que se convierte en ácido sulfúrico. El dióxido de azufre para este propósito se produce cuando el azufre se combina con el oxígeno. El método para convertir el dióxido de azufre en ácido sulfúrico se denomina proceso de contacto. Varios miles de millones de kilogramos se producen anualmente para este propósito.

Como conservante

El dióxido de azufre se utiliza a veces como conservante de albaricoques, higos y otros frutos secos, debido a sus propiedades antimicrobianas y a su capacidad para impedir la oxidación, y se denomina E220 cuando se utiliza de esta forma en Europa. Como conservante, mantiene el aspecto colorido de la fruta y evita la putrefacción. También se añade a la melaza sulfurada.


El dióxido de azufre fue utilizado por primera vez en la elaboración de vino por los romanos, cuando descubrieron que quemar velas de azufre dentro de recipientes de vino vacíos los mantiene frescos y libres de olor a vinagre.

Estructura 3D del dióxido de azufre
Estructura 3D del dióxido de azufre

Sigue siendo un compuesto importante en la elaboración del vino, y se mide en partes por millón (ppm) en el vino. Está presente incluso en el llamado vino no sulfurado en concentraciones de hasta 10 mg/L. Sirve como antibiótico y antioxidante, protegiendo el vino del deterioro por bacterias y la oxidación – un fenómeno que lleva al oscurecimiento del vino y a la pérdida de sabores específicos del cultivo. Su acción antimicrobiana también ayuda a minimizar la acidez volátil. Los vinos que contienen dióxido de azufre suelen estar etiquetados con «que contienen sulfitos».

El dióxido de azufre existe en el vino en formas libres y ligadas, y las combinaciones se denominan SO2 total. La unión, por ejemplo, con el grupo carbonilo del acetaldehído, varía con el vino en cuestión. La forma libre existe en equilibrio entre el SO2 molecular (como gas disuelto) y el ión bisulfito, que a su vez está en equilibrio con el ión sulfito. Estos equilibrios dependen del pH del vino. Un pH más bajo desplaza el equilibrio hacia el SO2 molecular (gaseoso), que es la forma activa, mientras que a un pH más alto se encuentra más SO2 en las formas inactivas de sulfito y bisulfito.


El SO2 molecular es activo como antimicrobiano y antioxidante, y esta es también la forma que puede ser percibida como un olor acre en niveles altos. Los vinos con concentraciones totales de SO2 por debajo de 10 ppm no requieren «contiene sulfitos» en la etiqueta por las leyes de EE.UU. y la UE. El límite superior de SO2 total permitido en el vino en los EE.UU. es de 350 ppm; en la UE es de 160 ppm para los vinos tintos y 210 ppm para los vinos blancos y rosados. En bajas concentraciones, el dióxido de azufre es mayormente indetectable en el vino, pero en concentraciones de SO2 libre por encima de 50 ppm, el SO2 se hace evidente en el olor y el sabor del vino.

El SO2 es también un compuesto muy importante en la sanidad de las bodegas. Las bodegas y el equipo deben mantenerse limpios, y como no se puede utilizar lejía en una bodega debido al riesgo de contaminación del corcho, se suele utilizar una mezcla de SO2, agua y ácido cítrico para limpiar e higienizar el equipo. El ozono (O3) se utiliza ahora ampliamente para la desinfección en las bodegas debido a su eficacia y porque no afecta al vino ni a la mayoría de los equipos.

Como agente reductor

El dióxido de azufre también es un buen reductor. En presencia de agua, el dióxido de azufre es capaz de decolorar las sustancias. En concreto, es un blanqueador reductor útil para papeles y materiales delicados como la ropa. Este efecto blanqueador normalmente no dura mucho tiempo. El oxígeno de la atmósfera reoxida los tintes reducidos, restaurando el color. En el tratamiento de aguas residuales municipales, el dióxido de azufre se utiliza para tratar las aguas residuales cloradas antes de su liberación. El dióxido de azufre reduce el cloro libre y sus compuestos a ion cloruro.


El dióxido de azufre es bastante soluble en agua, y tanto por espectroscopia IR como Raman; el hipotético ácido sulfuroso, H2SO3, no se ha detectado en ninguna medida. Sin embargo, tales soluciones muestran espectros del ión sulfito de hidrógeno, HSO3, por reacción con el agua, y es de hecho el verdadero agente reductor presente:

Funciones bioquímicas y biomédicas

El dióxido de azufre o su bisulfito de base conjugada se produce biológicamente como un intermediario tanto en los organismos reductores de sulfatos como en las bacterias oxidantes de azufre. El papel del dióxido de azufre en la biología de los mamíferos aún no se comprende bien. El dióxido de azufre bloquea las señales nerviosas de los receptores del estiramiento pulmonar y suprime el reflejo de inflación de Hering-Breuer.

Se considera que el dióxido de azufre endógeno juega un papel fisiológico significativo en la regulación de la función cardíaca y de los vasos sanguíneos, y el metabolismo aberrante o deficiente del dióxido de azufre puede contribuir a varias enfermedades cardiovasculares diferentes, como la hipertensión arterial, la aterosclerosis, la hipertensión arterial pulmonar y la estenocardia.


Se demostró que en los niños con hipertensión arterial pulmonar debida a cardiopatías congénitas el nivel de homocisteína es más alto y el nivel de dióxido de azufre endógeno es más bajo que en los niños de control normal. Además, estos parámetros bioquímicos están fuertemente correlacionados con la gravedad de la hipertensión arterial pulmonar. Los autores consideraron que la homocisteína es uno de los marcadores bioquímicos útiles de la gravedad de la enfermedad y que el metabolismo del dióxido de azufre es uno de los objetivos terapéuticos potenciales en esos pacientes.

También se ha demostrado que el dióxido de azufre endógeno reduce la tasa de proliferación de las células del músculo liso endotelial en los vasos sanguíneos, al disminuir la actividad de la MAPK y activar la adenilciclasa y la proteína quinasa A.

El dióxido de azufre endógeno en bajas concentraciones provoca una vasodilatación dependiente del endotelio. En concentraciones más elevadas causa una vasodilatación independiente del endotelio y tiene un efecto inotrópico negativo en la función del gasto cardíaco, con lo que reduce eficazmente la presión arterial y el consumo de oxígeno del miocardio.

Los efectos vasodilatadores y broncodilatadores del dióxido de azufre están mediados por los canales de calcio dependientes del ATP y los canales de calcio de tipo L («dihidropiridina»). El dióxido de azufre endógeno es también un potente agente antiinflamatorio, antioxidante y citoprotector. Reduce la presión arterial y retrasa la remodelación hipertensiva de los vasos sanguíneos, especialmente el engrosamiento de su íntima. También regula el metabolismo de los lípidos.

El dióxido de azufre endógeno también disminuye el daño miocárdico, causado por la hiperestimulación adrenérgica del isoproterenol, y refuerza la reserva antioxidante de defensa del miocardio.

Como reactivo y solvente en el laboratorio

El dióxido de azufre es un disolvente inerte muy versátil que se utiliza ampliamente para disolver sales muy oxidantes. También se utiliza ocasionalmente como fuente del grupo sulfonilo en la síntesis orgánica. El tratamiento de sales de aril diazonio con dióxido de azufre y cloruro cuproso produce el correspondiente cloruro de aril sulfonilo, por ejemplo:

Como resultado de su muy baja basicidad de Lewis, se utiliza a menudo como disolvente/diluyente a baja temperatura para superácidos como el ácido mágico (FSO3H/SbF5), lo que permite observar espectroscópicamente a baja temperatura especies altamente reactivas como el catión tert-butilo (aunque los carbocationes terciarios reaccionan con el SO2 por encima de unos -30 °C, e incluso deben utilizarse disolventes menos reactivos como el SO2ClF a estas temperaturas más altas).

Posibles usos

Como refrigerante

Al ser fácilmente condensable y poseer un alto calor de evaporación, el dióxido de azufre es un material candidato para los refrigerantes. Antes del desarrollo de los clorofluorocarbonos, el dióxido de azufre se utilizaba como refrigerante en los refrigeradores domésticos.

Ingeniería climática

Se ha propuesto la inyección de dióxido de azufre en la estratosfera en la ingeniería climática. El efecto de enfriamiento sería similar al que se ha observado después de la gran erupción explosiva de 1991 del Monte Pinatubo. Sin embargo, esta forma de geoingeniería tendría consecuencias regionales inciertas en los patrones de precipitación, por ejemplo, en las regiones monzónicas.

Dióxido de azufre como contaminante

El dióxido de azufre es uno de los principales contaminantes del aire y tiene importantes repercusiones en la salud humana. Además, la concentración de dióxido de azufre en la atmósfera puede influir en la idoneidad del hábitat para las comunidades vegetales, así como para la vida animal. Las emisiones de dióxido de azufre son un precursor de la lluvia ácida y las partículas atmosféricas.

Debido en gran parte al Programa de Lluvia Ácida de la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA), los Estados Unidos han tenido una disminución del 33% de las emisiones entre 1983 y 2002. Esta mejora se debe en parte a la desulfuración de los gases de combustión, una tecnología que permite que el SO2 se enlace químicamente en las centrales eléctricas que queman carbón o petróleo que contienen azufre. En particular, el óxido de calcio (cal) reacciona con el dióxido de azufre para formar sulfito de calcio:

La oxidación aeróbica del CaSO3 da CaSO4, anhidrita. La mayor parte del yeso que se vende en Europa proviene de la desulfuración de gases de combustión.

El azufre puede ser eliminado del carbón durante la combustión utilizando piedra caliza como material de lecho en la combustión en lecho fluidizado.

El azufre también puede ser eliminado de los combustibles antes de su combustión, evitando la formación de SO2 cuando el combustible se quema. El proceso Claus se utiliza en las refinerías para producir azufre como subproducto. El proceso Stretford también se ha utilizado para eliminar el azufre del combustible. Los procesos Redox que utilizan óxidos de hierro también pueden ser utilizados, por ejemplo, Lo-Cat o Sulferox.

Los aditivos para combustible como los aditivos de calcio y el carboxilato de magnesio pueden utilizarse en los motores marinos para reducir la emisión de gases de dióxido de azufre a la atmósfera.

En 2006, China era el mayor contaminador de dióxido de azufre del mundo, con unas emisiones estimadas en 2005 de 25.490.000 toneladas cortas (23,1 Mt). Esta cantidad representa un aumento del 27% desde 2000, y es aproximadamente comparable con las emisiones de los Estados Unidos en 1980.

Para más información Sulfur dioxide

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